Отопительные устройства, генерирующие тепло за счет сгорания топлива, не в состоянии нормально работать без наличия системы дымоотведения или попросту дымохода. Через дымоходную трубу в атмосферу выводятся токсичные продукты горения, которые являются опасными для здоровья и жизни человека. Однако в дымоход вместе с отработанными газами уноситься довольно большое количество полезного тепла, которое могло бы еще послужить для обогрева помещений. Для того чтобы не допустить утечки драгоценного тепла на дымоход можно установить специальный теплообменник, значительно повышающий КПД теплогенерирующего прибора.

Принцип работы и конструкция

В настоящее время имеются разные варианты теплообменников для дымохода, конструкция и принцип работы которых, в общем похожи. Теплообменник состоит из полого корпуса с входными и выходными патрубками. В кожухе монтируется «тормозной» механизм, предназначающийся для отработанных газов. Как правило, это система установленных на осях клапанов с вырезами. Заслонки могут поворачиваться, создавая при этом зигзагообразный дымоход разной длины. Настройка клапанов дает возможность устанавливать наиболее эффективное соотношение теплообмена и тяги в дымоходе, при этом, не нарушая норм безопасности при эксплуатации. Есть и более простые модели теплообменников, без системы регулируемых клапанов.

Какой материал стоит использовать

Теплообменник для дымохода лучше делать из пищевой нержавейки. Даже при наличии высоких температурах физические параметры этого металла не изменяются, поскольку сварные швы выходят довольно крепкими, а никель при вступлении в реакцию с кислородом создает защитную пленку, устойчивую к кислотам и солям.

Если говорить об использовании цинка, то при нагревании до 200˚C он начинает испарятся, а при 500˚C концентрация испарений в воздухе достигает критически опасной для человека отметки. Но если вы установили на устройство оцинковку, а она при этом не нагревается выше 200˚C, то можно не волноваться. А использовать оцинкованный материал можно, поскольку он усиливает смешение воздуха обтекающего устройство. И хотя такой теплообменник не предусматривается для постоянного отопления помещения, но для того, чтобы быстро прогреть, например, баню или мансарду, это подходящий вариант.

Самостоятельная установка теплообменника выполняется довольно легко и просто. Это устройство можно смонтировать и на обычной буржуйке и потом облицевать кирпичом, как и саму печь. Укладку кирпича можно выполнять и на ребро - устойчивость конструкции от этого не пострадает.

Назначение и особенности

Теплообменник предназначен для забора тепла от циркулирующего в дымоходе нагретого воздуха. Конструкция устройства зависит от диаметра и формы дымоотводящей трубы, материала который был использован для создания теплообменника, мощности теплогенерирующего прибора и теплоносителя.

Теплообменники классифицируют, в зависимости от теплоносителя, на жидкостные и воздушные. Устройства воздушного типа наиболее простые в изготовлении, однако, они обладают не самой большой эффективностью. Такие устройства нуждаются в более качественном материале и исполнении, но более эффективны, чем устройства с воздушным теплоносителем.

Жидкостный теплообменник

Стандартный теплообменник, используемый с жидким теплоносителем, представляет собой металлический змеевик, с высоким коэффициентом теплопроводности непосредственно контрастирующий с внутренней поверхностью дымохода. В целях лучшего теплообмена и безопасности змеевик помещают в металлический корпус и хорошо изолируют изнутри негорючим утеплителем, как правило, базальтовой ватой.

Вся конструкция монтируется на участке дымохода. Через корпус теплообменника выводятся концы змеевика и присоединяются к отопительной системе, в верхней точке которой ставиться расширительный бачок. Для изготовления змеевика лучше всего подходит медная отожженная трубка. К тому же такой теплообменник благодаря высокому коэффициенту теплопроводности будет иметь размеры в 7 раз меньше, чем устройство из стали.

Жидкость нагревается, и, расширяясь, поднимается по змеевику, после чего по трубе самотеком она поступает в радиатор отопления. При попадании в радиатор нагретая жидкость вытесняет холодный теплоноситель, который в змеевике вновь нагревается. Таким образом, осуществляется естественная циркуляция воды по системе. Для создания циркуляции теплоносителя по системе требуется точно рассчитать длину и диаметр змеевика, выдержать углы наклона подачи и обратки, и многое другое. Значимость этих расчетов нельзя недооценивать, поскольку просто неработающее устройство не настолько страшно, чем последствия гидроудара, который может произойти при кипении теплоносителя.

Однако такой вид теплообменника имеет и свои недостатки, а именно:

• сложность проведения расчетов и изготовления;
• постоянный мониторинг температурного режима и давления в системе;
• высокий расход теплоносителя, вызванный испарением жидкости из расширительного бака. А если используется вода, то при неиспользовании системы в зимний период, жидкость требуется сливать;
• значительное снижение температуры отводящихся газов, что может вызвать снижение тяги и неполное сгорание используемого вида топлива.

Однако, несмотря на эти недостатки, такой теплообменник вполне может сделать самостоятельно любой человек умеющий обращаться с инструментом и обладающий как минимум школьными знаниями физики.

Воздушный теплообменник

Подобная конструкция, которая устанавливается на дымоход теплогенерирующего устройства, как правило, состоит из металлического корпуса, в котором смонтировано несколько входных и выходных патрубков. Принцип действия данного вида теплообменника довольно прост.

Снизу, по принципу конвекции, холодный воздух, поступая в патрубки, после нагрева выходит из верхней части теплообменника непосредственно в отапливаемое помещение. Такой принцип действия дает возможность значительно увеличить эффективность теплогенерирующего устройства и в 2-3 раза уменьшить расход топлива.

Самостоятельно изготовить теплообменник на дымоход довольно просто, имея сварочный аппарат, болгарку, металлических труб различного диаметра, желания и умения обращаться с инструментом.

Материал:

• лист металла 350х350х1 мм;
• труба с диаметром в дюйм с четвертью и длиной 2,4 м;
• отрезок трубы с диаметром 50 мм;
• металлическая емкость или 20 л ведро от машинного масла.

Изготовление:

1. создать торцевые детали, для чего нужно из листа металла вырезать окружности. Необходимо чтобы диаметр заглушек соответствовал диаметру емкости приготовленной заранее;
2. посередине заглушки вырезается отверстие под 60 миллиметровую центральную трубу;
3. разметить и вырезать по краям окружности отверстия под трубу в дюйм с четвертью;
4. таких окружностей должно быть две;
5. трубу диаметром1¼ болгаркой разрезать на 8 равных патрубков длиной примерно по 30 см;
6. к центральному отверстию заглушек приварить 300 мм отрезок трубы диаметром 60 мм;
7. по окружности приварить 8 отрезков 1¼трубы;

Должна выйти подобная конструкция

1. дно емкости срезать при помощи отрезной машинки;
2. по центру с боков корпуса сделать отверстие по диаметру дымоходной трубы;
3. к боковым отверстиям корпуса необходимо приварить патрубки соответствующего диаметра;
4. подготовленный сердечник вставить в корпус и сваркой скрепить его с кожухом. Готовую конструкцию необходимо окрасить термостойкой краской.

Теперь нужно установить теплообменник на трубу дымохода и наслаждаться теплом.

Также вы можете посмотреть на видео весь процесс изготовления теплообменника своими руками.

Труба на олове

Этот вариант теплообменника является довольно практичным и простым. В принципе, дымоход оборачивается металлической или медной трубой, которая постоянно нагревается и перемещаемый по ней воздух быстро становится теплым. Приварить к дымоходу спираль можно пи помощи полуавтоматической или аргоновой сваркой. Также можно закрепить и оловом, заранее обезжирив дымоход ортофосфорной кислотой.

Гофра

Для использования этого малобюджетного варианта необходимо взять три алюминиевых гофрированных трубы и обернуть их вокруг дымоходной трубы на втором этаже или в мансарде. Воздух в гофре будет нагреваться от стенок дымоходной трубы и его можно перенаправить в любое помещение. А для того, чтобы теплоотдача была более эффективной можно обернуть гофрированные трубы пищевой фольгой.

Можно также установить в мансарде на дымоходной трубе специальный теплообменник, работающий по принципу колпаковой печи - нагретый воздух поднимается вверх, а при остывании постепенно опускается вниз. Подобная конструкция имеет существенный плюс - как правило, металлическая труба дымохода нагревается до такой степени, что к ней невозможно даже прикоснуться, и в этом случае теплообменник существенно снижает опасность возникновения пожара или ожогов.

Некоторые мастера дополнительно облицовывают конструкцию сеткой с камнями для сбора и удержания тепла и украшают подставку теплообменника. Мансардное помещение становиться более уютным, теплым и даже может быть использовано в качестве жилья в холодное время года.

Как видим, сделать своими руками эффективный теплообменник на дымоход не так уж и сложно. Достаточно уметь обращаться с инструментом, иметь необходимые материалы и желание. Изготовив теплообменник, вы не только сможете сделать помещение более теплым, но и сэкономить, снизив потребление топлива.

Русский человек не любит терять ни в чем: ни в деньгах, ни в комфорте, ни в тепле. А потому и на дачах, и в частных домах, и в теплицах, и в банях нередко можно увидеть у соседей достаточно интересные приспособления «ради экономии». И точно также не обошли стороной народные умельцы совсем не лишнее тепло, которое бездарно порой уходит из парной, установив теплообменник на дымоход, а не на печь или стену. И действительно, так получается очень выгодно: зачем забирать ценное тепло от печи, если мы порой не знаем, как хоть немного остудить раскаленную дымоходную трубу? А вот водяной или воздушный теплообменник на дымоход – отличное решение!

Из какого металла лучше делать теплообменник?

Сам обменник на трубу ставить лучше из пищевой нержавеющей стали. Ее еще называют аустенитной. Даже при высоких температурах ее характеристики не меняются – ведь сварные швы у нее прочные и не подвержены образованию трещин, а никель в реакции с кислородом на поверхности образуют специальную защитную пленку, которая устойчива к солям и кислотам. Это – самый долговечный вариант.

Что касается цинка, то уже при температуре 200°С он начнет испаряться, а при 500°С – его концентрация в воздухе достигнет опасного значения. Поэтому, если вы навесили на теплообменник оцинкованный профиль, но он не нагревается больше 200°С – можете не беспокоиться. А поставить его можно – такой профиль хорошо служит для усиления конвекции воздуха, который обтекает теплообменник. Конечно, для постоянного отопления дома такой теплообменник не годится, а вот для быстрого прогрева мансарды, например, это то, что надо! Т.е. вы приехали с друзьями в баню, начали растапливать печь, а в мансарде или комнате отдыха за каких-то полчаса уже тепло. И не нужно думать ни про котел, ни про вторую печь.

Установить теплообменник на дымоход своими руками – достаточно просто. Его можно прикрепить и на обычной железной печи, и даже потом обложить кирпичом, как и печь. Класть сам кирпич разрешается и на ребро – конструкция все равно будет устойчивой.

Например, вот как можно сделать теплообменник на печку-буржуйку:

Варианты подключения конструкций

Теплообменник на дымоходе может работать в двух основных режимах. И в каждом из них – свой процесс теплоотдачи от дыма к внутренней трубе теплообменника.

Итак, в первом режиме мы подключаем к теплообменнику выносной бак с холодной водой. Тогда на внутренней трубе происходит конденсация воды, отчего сам теплообменник нагревается исключительно за счет тепла конденсации водяных паров дымовых газов. В этом случае температура на стенке трубы будет не более 100°С. И вода в баке греться будет долго.

Во втором режиме конденсация паров воды на внутренней стенке теплообменника не происходит. Здесь тепловой поток через трубу идет более существенно, и вода греется быстро. Чтобы более полно понять этот процесс, проведите такой эксперимент: поставьте кастрюлю с холодной водой на газовую горелку. Будет хорошо видно, как на стенках кастрюли появится конденсат, и он станет капать на плиту. И не смотря на пламя 100°С, это состояние будет идти долго, пока сама вода в кастрюле не разогреется. Поэтому, если вы используете теплообменник на трубе как регистр для нагрева воды, то отдавайте предпочтение небольшим его конструкциям с толстыми стенками внутренней трубы – так конденсата будет намного меньше.

Труба на олове – просто и долговечно!

Данный вариант - это просто, практично и удобно. По сути, здесь дымоход попросту обвивает металлическая или медная труба, она постоянно нагревается, и перегоняемый через нее воздух быстро становится теплым.

Приварить спираль к вашему дымоходу вы можете аргоновой горелкой либо полуавтоматической сваркой. Припаять можно и оловом – если только заранее обезжирить его ортофосфорной кислотой. Держаться на нем теплообменник будет особенно крепко – ведь как раз самовары и паяны оловом, и служат действительно долго.

Гофра – дешево и сердито

Это – самый простой и малобюджетный вариант. Берем три алюминиевые гофры и оборачиваем их вокруг дымохода в мансарде или втором этаже. В трубах от стенок дымохода воздух будет греться, и его можно будет перенаправить в любое другое помещение. Даже достаточно большая комната будет нагрета до жары, пока вы будете топить печь для парной. А чтобы теплосъем был более продуктивен, обмотайте спирали из гофры обычной пищевой фольгой.

Теплоообменник-колпак – для прогрева мансарды

Также на участке дымохода в мансардном помещении можно поставить теплообменник, который работал бы по принципу колпаковой печи – это когда горячий воздух поднимается вверх, а остывая – медленно вниз. У такой конструкции есть свой огромный плюс – обычный металлический дымоход на втором этаже обычно раскаляется так, что к нему нельзя прикоснуться, и такой теплообменник значительно уменьшит опасность пожара или случайных ожогов.

Некоторые умельцы такие теплообменники еще обкладывают сеткой с камнями для аккумуляции тепла и декорируют подставку теплообменника. Мансарда в таком случае получается еще более уютной и вполне может использоваться как жилая. Ведь исходя из практики, температура трубы банной печи не превышает 160-170 °С, если на ней находится теплообменник. И самая высокая температура уже будет находиться только в районе шибера. Тепло и безопасно!

Любой частный дом, дача, банька и иногда даже гараж требуют отопления в зимнее время года. Но перед любым рачительным хозяином встает вопрос, как уменьшить расходы на топливо и эффективнее использовать отопительный прибор. Одно из современных перспективных направлений увеличения КПД – использование тепла горячих отходящих газов.

Я приветствую своего дорогого читателя и предлагаю вашему вниманию статью о том, что такое теплообменник на трубу дымохода и как его изготовить своими руками.

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.

Устройства для отбора тепла отходящих газов для дымохода можно использовать только в том случае, если труба изготовлена из стали. На современные керамические и сэндвич-конструкции установить теплообменник не получится, так как наружная поверхность утепленной трубы холодная.

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

Принцип работы теплообменника для дымоходов – рекуперация тепла через теплопроводную стенку. Теплоносители при этом движутся в одном или различных направлениях. В противоточной конструкции теплоносители движутся в противоположных или в перпендикулярных направлениях, в прямоточных – параллельно.

Виды и конструкции

Теплообменники в первую очередь подразделяются по теплоносителю на воздушные и жидкостные (водяные). В принципе, допускается заливать масло и антифриз, но не в самодельных конструкциях, так как антифриз ядовит и дорог, а масло может загореться при возникновении неплотностей.

По конструкции водяные устройства обычно выполняют в виде змеевика или регистра (трубы) с водой (водяная рубашка); воздушные представляют собой колпак с отводом теплого воздуха или широкую вставку в дымоход с вваренными поперечными элементами.

При принятии решения о том, как снять остаточное тепло дымовых газов, следует иметь в виду, что , а на прогретые стенки дымохода может выпадать конденсат. Особенно этот недостаток заметен в газовых котлах, у которых температура отходящих газов невелика. Но на недорогих самодельных печах на конденсат можно не обращать внимания.

Водяной

Преимущество воды для рекуперации – она обладает высокой теплоемкостью и более эффективно отбирает теплоту дымовых газов. Но водяные рекуператоры требуют более качественного изготовления – система не может протекать; при ее эксплуатации необходимо следить, чтобы не было перегрева, так как закипевшая вода может разорвать трубопровод.

Если водяные конструкции используют в гараже, мастерской, «даче выходного дня», отдельно стоящей бане – воду придется сливать в зимнее время года, поскольку замерзшая жидкость также может разорвать трубопровод.

Через металлические стенки дымохода нагревается контур с водой, при прогревании вода поднимается вверх, затем в батареи, охлаждается, опускается в батарее вниз, уходит в обратку и подсасывается назад в теплообменник.

Для оптимизации работы системы в нее включают расширительный бак – это уменьшает возможность закипания. Некоторые умельцы монтируют насос, получается полноценная небольшая система отопления.

Водяные системы используют для отопления с помощью радиаторов или горячего водоснабжения. Серьезный недостаток – невозможность регулировать температуру нагрева воды, при перегреве ее просто приходится сливать. Заливать в систему холодную воду при работающем отопительном агрегате нельзя – вода может закипеть, порвать трубы и повредить дымоход, при этом на внутренних стенках дымоходной трубы оседает конденсат.

• Самодельный змеевик

Самая простая в изготовлении конструкция. Змеевик обычно изготавливают из трубки, которую обматывают по спирали вокруг стального дымохода. Трубки используют медные, обычные стальные, из нержавейки, алюминия. Алюминиевые не стоит использовать для твердотопливных котлов – его температура плавления 660 °С, а температура отходящих газов твердотопливных отопительных аппаратов достигает 600 °С.

При намотке (гибке) трубу следует заполнить песком и заглушить с обоих сторон – это позволит избежать дефектов (заломов, складочек, перегибов). Для улучшения прогрева змеевика между витками должно быть небольшое расстояние – до 1 диаметра.

Но это не самый долговечный материал для змеевика (особенно из оцинкованной углеродистой стали).

• Регистровый

Регистр – кожух большего диаметра, чем дымоход. Регистр надевается сверху на корпус дымохода и приваривается, торцы завариваются пластинками с вырезанными отверстиями, соответствующими диаметру дымохода. Снизу вваривается или вкручивается патрубок для подвода воды, сверху – для вывода теплой воды. В остальном используется аналогично змеевику. Кожухи изготавливаются не только круглыми, но и квадратными.

Воздушный

Этот вариант больше подойдет для локального отопления помещений – одной комнаты, ванной, предбанника. Воздушные конструкции проще собрать. Иногда используют змеевик или регистр, иногда – теплообменник Кузнецова или колпаковый. В змеевике слишком большое сопротивление стенок трубы, она не должна быть слишком длинной. Из-за этих сложностей его редко используют. Воздушные рекуператоры меньше охлаждают дымоход, поэтому меньше вероятность выпадения конденсата на его стенках.

Иногда не сооружают сложные конструкции, а используют подручные материалы – приваривают к дымопроводу ребра из уголков или согнутых полос, трубы, открытые с обеих сторон, крепят «юбочки» или полосы (алюминиевые или из тонкой стали), согнутые в гофрированную конструкцию.

• Теплообменник Кузнецова

Теплообменник Кузнецова представляет собой расширенный цилиндр, поперек которого ввариваются трубы. Цилиндр монтируют в дымоход, по внутренней части идут горячие дымовые газы и нагревают поперечные элементы. Воздух из полостей выходит в помещение и отапливает его или собирается в воздуховод и поступает в соседнее помещение.

• Колпакового типа

Если в небольшом доме отсутствуют системы отопления и есть необходимость протопить комнату на мансарде или втором этаже, используют колпаковый теплообменник. Вокруг дымохода устраивают цилиндр, открытый снизу, вверху воздух из цилиндра поступают в трубы, идущие на второй этаж. Теплый воздух выпускают в нижней части помещения второго этажа – так горячий воздух лучше распределяется в помещении и максимально протапливает его.

Иногда вместо цилиндра над печью устанавливают колпак под потолком, в него поднимается нагретый печью воздух и по трубам поступает в помещение второго этажа. Можно установить вентилятор, в таком случае теплым воздухом легче отапливать помещение на одном этаже с печью.

Какой вид лучше

Какой вид лучше, определяется тем, что именно и каким способом необходимо отопить. КПД лучше у водяных рекуператоров – 50-60% (для регистрового параметр выше, для змеевика – ниже). У воздушных устройств КПД ниже.

Для ГВС или радиаторной системы отопления лучше устанавливать водяные теплообменники. Воздушные больше подходят для отопления близко расположенных отдельных помещений.

Расчеты мощности

Самостоятельно рассчитать мощность рекуператора при отсутствии исходных данных (мощности печи, температуры и количества исходящих газов в единицу времени, площади соприкосновения теплообменника и металла дымохода, скорости прохождения воздуха или воды через устройство) практически невозможно . Можно измерить мощность уже смонтированного теплообменника.

Ориентировочно стоит рассчитывать на то, что теплообменник на дымопроводе твердотопливной печи или камина прогреет пару небольших радиаторов, повысит температуру в гараже или сделает теплее комнату в мансарде, предбанник в бане.

Купить или сделать самому

Если вы хотите увеличить теплоотдачу от дорогого покупного котла, лучше купить готовые качественные устройства – промышленность выпускает их в достаточном ассортименте. Но если хочется модернизировать либо гараже или повысить КПД камина со стальной трубой на даче – можно неплохо сэкономить, изготовив и установив теплообменник на дымоход своими руками. Установка теплообменника силами наемного специалиста обойдется во столько же, сколько стоит сама конструкция.

Самый простой вариант – змеевик – вполне может изготовить домашний любитель даже без большого опыта, а для домашнего мастера, имеющего хотя бы небольшие навыки сварщика, по плечу и более сложные конструкции.

Примерная цена

Стоимость промышленно изготовленных теплообменников для дымохода различается в зависимости от конструкции и производителя.

Ходовые теплообменники-баки для дымохода диаметром 115 мм емкостью 6 л стоят рублей, емкостью 12 л стоят рублей.

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.

Между витками желательно оставлять небольшое расстояние – тогда труба от дымохода будет нагреваться и теплопередачей, и инфракрасным излучением. 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:

1. Газовый баллон, труба большого диаметра (300 мм) для корпуса.
2. 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.
3. 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.
4. Два фрагмента стального листа, достаточных, чтобы вырезать заглушки торцов корпуса.

Технология изготовления воздушного теплообменника:

1. Большая труба или баллон обрезается в нужный размер.
2. Нарезаются 9 заготовок такой же длины из тонких труб.
3. Вырезаются круги для заглушек.
4. В кругах вырезаются 9 отверстий для труб маленького диаметра; если берется одна трубка большего диаметра, то отверстие для нее вырезается в центре.
5. 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 – нержавеющая сталь (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. Оцинкованная гофра – нежелательный и недолговечный вариант. Для змеевика можно применять и алюминиевые трубы (только не для дымоходов твердотопливных печей).

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.

12096 0 0

Теплообменник на трубу или 3 способа использовать печь по максимуму

Печи с прямым дымоходом, чаще именуемые буржуйками, по-прежнему пользуются огромной популярностью у нашего народа. Их ставят в баню, в гараж, на дачу, в общем, везде, где нет возможности сложить капитальную каменку. Но КПД у буржуйки по сравнению с каменной печью не очень высокий. Такую печальную ситуацию можно в какой-то мере поправить, установив на дымоход теплообменник.

В этой статье, основываясь на собственном опыте, я расскажу о том, как самостоятельно изготовить воздушный и жидкостный теплообменник для трубы дымохода в трех вариантах.

Какие бывают теплообменники

Когда я первый раз установил чугунную буржуйку в своем гараже и начал регулярно ее топить, очень быстро пришел к выводу, что эта удобная, относительно недорогая и довольно простая печь много «кушает». Особенно мне жалко было смотреть на раскаленную докрасна дымоходную трубу. И на то, как на крыше из нее вылетают искры.

Если вы топите печь хвойной древесиной, пеллетами или брикетами, то температура газов в дымоходе колеблется в пределах 300 — 400ºС.
Сухая осина или береза дают уже порядка 500ºС. В случае же когда основным топливом является хороший каменный уголь или кокс, температура в дымоходе может вырастать до 750ºС.

Я реально понимал, что чуть ли не половина энергии сгораемого угля или дров просто вылетает в трубу и обогревает улицу. Если поверхность небольшой жарочной плиты еще можно было как-то использовать, то, что делать с трубой я не знал. Покопавшись в сети и побеседовав с людьми, я выяснил, что эта проблема общая и решить ее можно, установив на трубу теплообменник.

Подходящих для этого конструкций существует 3:

1. Кожухотрубный теплообменник или, проще говоря, труба в трубе . Такая конструкция предназначена для нагрева воды и может быть двух видов:
   • Первый вариант встречается не так часто, хотя сделать его своими руками довольно просто. Смысл здесь заключается в том, что на всю верхнюю часть печи, то есть жарочная плита плюс дымоход устанавливается металлическая емкость для воды, через которую и проходит дымоход. Мне этот вариант не нравится отсутствием жарочной поверхности. Как ни крути, а на даче или в гараже она нужна. Что же касается бани, то там эта жарочная поверхность занята камнями;

• Второй навесной вид кожухотрубного теплообменника более практичный. Относительно небольшая емкость для воды располагается непосредственно на трубе дымохода, ее объем в подавляющем большинстве случаев не превышает 10л. Но хитрость в том, что она соединяется двумя трубами с большим материнским баком, который устанавливается отдельно от печи. Принцип действия прост, холодная вода поступает в нижнюю часть кожухотрубного теплообменника и нагреваясь возвращается в материнский бак через верхний вывод. Такой навесной теплообменник для бани на трубу подходит в самый раз.

1. Не менее популярным является регистр теплообменник на дымоходную трубу в виде змеевика . По большому счету, он мало чем отличается от навесного кожухотрубного варианта. Здесь вместо навесной емкости используется труба, намотанная на дымоход. Как и в первом случае, эта труба соединяется с материнской емкостью. Работают обе системы по аналогичному принципу;
2. Но помимо воды, дымоходными газами можно с таким же успехом обогревать и воздух . Конструкция воздушного теплосъемника диаметрально отличается от жидкостных моделей. Трубы здесь заводятся непосредственно вовнутрь дымохода и располагаются перпендикулярно движению раскаленных газов. В теплотехнике это называется трубная доска, а визуально такое чудо напоминает врезанную в дымоход емкость в виде револьверного барабана.

В баню очень удобно устанавливать сразу два теплообменника. Непосредственно на выходе из топки, там, где температура самая высокая, ставится жидкостная модель.
А немного выше, иногда даже в районе мансарды монтируется головка воздушного конвектора. Таким образом, КПД буржуйки увеличивается минимум на 20 – 30%.

Как самому сделать теплообменник на дымоходную трубу

Теперь перейдем к практической части. Большинство агрегатов подобного плана принято делать из нержавейки. Это совсем не значит, что нельзя использовать черные металлы, алюминий или медь, просто нержавеющая сталь будет служить дольше всех.

Кроме того, приступая к работе, помимо дрели и болгарки желательно иметь сварочный аппарат, иначе придется нанимать сварщика. Но начинать естественно нужно расчета и эскиза.

Многие исходя из экономии используют для подобных дымоходов оцинкованные трубы. Так вот, по нормам СНиП в закрытых помещениях это запрещено.
Цинковое напыление при 200ºС начинает разлагаться и активно испаряться, что мягко говоря, не добавляет здоровья людям.

Пару слов о расчетах

Точный расчет трубчатого теплообменника дело достаточно сложное, требующее глубоких знаний теплотехники. Но в случае с буржуйкой для бани или гаража сильно напрягаться не стоит, вы ведь все равно не навесите на трубу больше, чем она может выдержать. Поэтому лично я исходил из практических соображений, то есть, сколько нужно воды и тепла на конкретное помещение.

Так средняя домашняя баня рассчитывается на 4 – 6 человек максимум. Чтобы обмыться и попариться одному человеку необходимо порядка 10 литров воды. К этому еще нужно добавить 20л на накладные расходы, запаривание веников, ополаскивание тазиков и прочее.

Итого получается, что материнский бак должен иметь емкость от 50 до 100 литров. При таких условиях сам нагревательный элемент рекомендуется делать на 6 – 8 литров. Меньше брать опасно, так как может закипеть и взорваться, а при большей емкости, будет долго греться.

Что же касается воздушного конвектора, то там любая инструкция, сколько я их видел, больше ориентирована на толщину металла и сечение труб, нежели на объем рабочего бака, через который проходит трубный пучок теплообменника.

Здесь чем тоньше стенки труб в агрегате, тем быстрее они прогорят, ведь они находятся непосредственно внутри дымохода. А от диаметра и количества труб в пучке напрямую зависит КПД. Ну, с теорией я думаю пора заканчивать и переходить к изготовлению теплообменников.

Вариант № 1. Кожухотрубный агрегат или труба в трубе

• Обычно работу начинают с изготовления самой головки теплообменника. Когда речь идет о нержавейке, то толщина металла дымоходной трубы стартует от 1,5 мм. Наружный кожух емкости при этом может быть сделан из металла любой толщины. Ведь он не будет испытывать особых нагрузок;

• Для того чтобы вода в агрегате быстро нагревалась, но в то же время не закипала, диаметр наружной трубы должен быть минимум в полтора и максимум в 2,5 раза больше чем диаметр самого дымохода;
• Дальше нужно будет вырезать из цельного листа нержавейки нижнюю и верхнюю стенки теплообменника. После чего сварить наши трубы в единую гильзу;
• На последнем этапе изготовления головки теплообменника сверху и снизу в боковую стенку наружного кожуха врезается два патрубка. Снизу будет вход, сверху выход;
• Обычно такая головка устанавливается как можно ближе к печи, потому как, чем дальше от топки, тем ниже температура дымовых газов;

• Далее я буду рассказывать о том, как монтируется самотечная конструкция, то есть без использования циркуляционного . В данном случае, материнский бак должен находиться выше верхнего среза теплосъемной головки минимум на полметра, максимум здесь составляет 1м;
• В материнский бак врезаться нужно в днище. Вход и выход делаются по разным углам, желательно по диагонали. В самой дальней от входа и выхода точке врезается водозабор с краном. Именно из него вы будете набирать горячую воду;
• Теперь поговорим о трубной разводке. Когда я монтировал свою систему, мне посоветовали использовать дюймовые стальные трубы, они работают отлично. Позже в литературе я вычитал, что минимальный диаметр, который можно использовать в самотечной системе составляет три четверти дюйма. Возможно оно и так, но о работе таких систем ничего сказать не могу;

• Холодная вода у нас выходит из дальнего патрубка в материнском баке. Труба должна опускаться немного ниже головки теплообменника. Это самая нижняя точка, в ней монтируется аварийный сливной кран, отсюда вы будете спускать остатки воды на зиму, дабы система не замерзла. Угол по горизонту между нижним вводным патрубком теплообменника и сливным краном составляет 2 — 3º, чтобы долго не вымерять, я делал 2 см;
• Труба, которая выходит из нашего теплосъемника к материнскому баку должна направляться под углом по отношению к горизонту в 30º;
• И наконец, самое главное. Для того чтобы вода циркулировала сама по себе, согласно известным законам физики, протяженность труб от головки теплообменника до материнского бака не должна превышать 3м.

Если у вас нет навыков профессионального сварщика, а чтобы варить нержавейку, любительских знаний мало, то лучше купить готовую головку теплообменника.
Поверьте, она обойдется не намного дороже, а возможно даже и дешевле, чем покупать материал и нанимать сварщика.

Таблица ориентировочных параметров и цена, по наиболее ходовым моделям:

Вариант № 2. Змеевик как наиболее простой вариант для самостоятельного изготовления

Витой регистр теплообменник на дымоходную трубу, проще говоря, змеевик, встречается у домашних умельцев гораздо чаще предыдущего варианта. Причина я думаю, здесь понятна. Для его изготовления не нужно резать, сверлить, а главное варить нержавейку или какую-либо иную сталь. Здесь достаточно обвить дымоход длинной трубой.

Я всегда рекомендую использовать для этих целей медную трубку. Теплопроводность у нее выше, чем у нержавейки и что не менее важно, изготовить такой змеевик можно своими руками, причем в домашних условиях. Плюс с долговечностью и гигиеническими нормами там также полный порядок. Конечно, как вариант можно взять еще алюминий или обычную сталь, но с ними больше мороки.

В идеале лучше брать трубку три четверти дюйма или даже больше. Но за неимением таковой можно остановиться на полдюймовом варианте. Запомните, чем тоньше трубка, тем выше вероятность, того что вода в ней закипит.

Допустим у меня в гараже, стоит полудюймовая труба, но дабы перестраховаться я установил туда циркуляционный насос. КПД конечно увеличилось в разы, но это уже не самотечная система.

По моему опыту, самая большая проблема это красиво согнуть трубку так, чтобы она осталась круглой, без поперечных деформаций. С медной полудюймовой трубой вопрос решается легко, там бояться нечего, она держит форму сама. А вот уже больший диаметр, а также алюминий или сталь придется гнуть при помощи газовой горелки или паяльной лампы.

Если вы взяли качественную трубку большого сечения и опасаетесь, что она деформируется во время изгибания, проще говоря, наматывания на круглую эталонную колодку, засыпьте в нее сухой песок и законопатьте концы. Дальше при помощи газовой горелки дело пойдет веселее.

Обычно длина трубки в таком змеевике стартует от 3м, но четкие нормативы и указания здесь отсутствуют. По сути, это кустарное производство и чем длиннее будет ваш змеевик, тем выше будет КПД вашего агрегата.

Хотя здесь есть одно важное ограничение. Медная трубка в змеевике должна быть цельная, не паянная. Медь в кустарных условиях паяют оловом, температура плавления олова 232ºС, даже с учетом добавок, такой припой не выдержит больше 300ºС. Нетрудно догадаться, что стоит вам затопить пожарче печь и ваш паянный змеевик быстро потечет.

Сколько я видел таких змеевиков, они все стоят открытые. Мне же по случаю достались маты хорошей базальтовой ваты, девать их было некуда и я, укутал ими свой змеевик, а сверху сделал кожух из фольги.

Теперь даже при умеренном горении, на сырых дровах, теплообменник работает как часы. Только брать нужно именно базальтовую вату, она способна выдерживать до 1200ºС. Стекловата уже при 450ºС попросту спечется.

В остальном же система монтируется точно так же, как и предыдущий вариант, то есть такой же материнский бак, с теми же наклонами и вентилями.

Как кожухотрубный вариант, так и змеевик нельзя запускать на сухую. Сначала нужно залить воду в систему и только после этого можно приступать к розжигу печи.
В противном случае теплообменник от парового удара может просто разорвать.

Вариант № 3. Воздушный конвектор

Как я уже говорил, по сравнению с требованиями, предъявляемыми к узлам жидкостного теплообменника, воздушный конвектор четких характеристик, которые бы всерьез влияли на его работу, не имеет. Главное чтобы кожух этого агрегата был как минимум в полтора раза больше диаметра самого дымохода.

Каждый мужчина знает, что собой представляет револьверный барабан. Так вот, здесь нам нужно будет изготовить нечто подобное. Только трубки этого барабана должны располагаться перпендикулярно направлению движения дымовых газов.

Я буду рассказывать, как такой аппарат делается из самых доступных подручных средств, вы можете делать из нержавейки, но обойдется он намного дороже. Если в водяном теплообменнике большую роль играют гигиенические нормы выбранного вами металла, то здесь это не столь важно, главное чтобы он не прогорел.

В качестве горизонтальных трубок мы будем использовать стальную трубу с толщиной стенки 2 мм, можно брать больше, меньше нежелательно. Нам понадобится 2,5м трубы дюйм с четвертью и небольшой кусочек 30 см двухдюймовой трубы. Корпусом у нас будет служить стандартное металлическое ведро из-под краски на 20л.

Для боковых стенок будет использоваться металлический лист толщиной 1,5 – 2 мм. Из него нам нужно будет вырезать две круглых пластины, с диаметром соответствующим внутреннему диаметру нашего ведра:

• Теперь приступаем к работе. Вначале вырезаются 2 одинаковых круглых пластины, они станут основой нашего барабана. Разметка не сложная. По центру у нас будет проходить двухдюймовая труба. Далее по окружности на одинаковом расстоянии размечаем и высверливаем 8 отверстий под трубы дюйм с четвертью;

• Кстати, несущие пластины должны быть абсолютно одинаковыми. Так что можно вначале четко разметить одну, а после стянуть пластины между собой струбцинами и насверлить отверстий. Во-первых, это будет быстрее, а во-вторых, вероятность ошибки при разметке уменьшается вдвое;
• Для того чтобы трубы не перекашивало во время сварки и их было удобнее варить, нужно будет сделать деревянную заготовку, такой себе шаблон. Лучше всего для этого подойдут скрученные саморезами листы фанеры. Общая толщина такой заготовки должна быть не менее 20 – 30 мм. Просто берете сделанные ранее круглые пластины, кладете их на фанеру и обводите отверстия для труб. После этого перьевым сверлом по дереву нужного вам диаметра делаете небольшие 5 – 7 мм глубиной круглые глухие ниши;

• Теперь можно приступать к сварке барабана. Для этого кладете на деревянный шаблон круглую металлическую пластину и вставляете в ниши металлические трубки. Благодаря шаблону они никуда не денутся, и будут стоять строго перпендикулярно вашей металлической пластине. Вам останется только обварить их по кругу;

• Дальше вытаскиваете барабан с трубками из шаблона, переворачиваете и точно также привариваете противоположную круглую пластинку к трубкам. Сам барабан готов, можно переходить к изготовлению корпуса;
• Как вы помните, для корпуса у нас есть двадцатилитровое железное ведро из-под краски. Которое, кстати, нужно будет предварительно обжечь и зачистить наждаком. Дно у этого ведра срезается болгаркой;
• Корпус теплообменника, в нашем случае ведра из-под краски, будет располагаться перпендикулярно дымоходу, следовательно, в боковых стенках корпуса нам нужно вырезать 2 противолежащих отверстия под переходники на дымоход. Я для этого использовал электролобзик со специальным полотном;

• Чтобы переходники удобно легли, я сначала разметил на них линию соприкосновения с корпусом, а затем по этой линии ножницами по металлу сделал продольные насечки шириной 10 – 15 мм. Самый маленький лепесток получился длинной 20 мм;
• Дальше поочередно вставляем переходники вовнутрь корпуса, отгибаем лепестки и обвариваем переходники;
• Теперь собираем всю конструкцию вместе. Для этого вставляем наш барабан с трубками в корпус и обвариваем пластины по периметру;
• Не нужно стараться герметично все обварить, главное чтобы прочно держалось. Ведь последним штрихом в сборке нашей конструкции будет обмазывание всех проблемных стыков термостойким герметиком;

• Сегмент дымохода с воздушным теплообменником должен сравнительно легко сниматься и ставиться на свое место обратно. Это вам пригодится, когда вы надумаете чистить дымоход. Ведь именно в этом конвекторе будет скапливаться больше всего сажи. А чистить его нужно не реже 1 раза в год.

Для увеличения КПД агрегата можно установить на корпус теплообменника вентилятор. Либо можно просто поставить обычный вентилятор рядом и направить струю воздуха в конвектор.

Вывод

Как видите при большом желании КПД своей печи с прямым дымоходом можно увеличить чуть ли не в 2 раза. На фото и видео в этой статье наглядно показан процесс сборки разных видов теплообменников своими руками. Если остались вопросы, пишите их в комментарии, постараюсь помочь.

Эффективность банной или отопительной печи можно повысить, оснастив ее водяным или воздушным теплообменником . Установка теплообменника на дымоходе позволит решить сразу две задачи: нагреть воду для отопительной системы или контура ГВС и выполнить .

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.

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.