Виды теплообменников

Во время выбора описываемого устройства можно найти изделий различных типов. Чаще всего применяются теплообменники, выполненные в форме змеевика. Также популярными являются устройства из гофры. Кроме этого, многие используют изделия, теплоносителем в которых выступает воздух.

По типу теплоносителя практически все устройства можно разделить на те, которые используют воздух и изделия, нагревающие воду. Устройства первого типа имеют более простое строение, но отличаются меньшей эффективностью.

При желании можно создать теплообменник для установки на дымоход своими руками. Для этого потребуются такие инструменты, как болгарка и сварочный аппарат.

Жидкостные устройства

Во время изготовления жидкостных теплообменников для того чтобы сделать их более безопасными, сердечник помещается в металлический корпус. При этом в нем размещается утеплитель. Часто при создании описываемых устройств используется базальтовая вата.

Такие изделия закрепляются на дымоходе, что способствует нагреву теплоносителя. Если используется змеевик, его концы присоединяются к отопительной системе. Если изделие создается своими руками, следует делать змеевик из меди. Это связано с тем, что данный материал обладает высокой теплопроводностью.

Некоторые владельцы домов применяют металлические изделия, но для увеличения эффективности приходится значительно увеличивать размеры конструкции.

Циркуляция теплоносителя осуществляется следующим образом:

• сначала жидкость нагревается, в результате чего происходит увеличение ее объема;
• после этого она поднимается по змеевику;
• после этого жидкость направляется в радиатор;
• остывший теплоноситель вытесняется и направляется к нагревающему элементу.

Чтобы система работала эффективно, необходимо заранее рассчитать такие параметры, как длина нагревательного элемента и диаметр труб, используемых при создании системы. Если не учесть эти параметры, система не будет работать эффективно. В некоторых случаях из-за совершенных во время создания системы ошибок происходит гидроудар.

Устанавливая теплообменник на трубу дымохода, следует помнить о том, сто конструкция должна быть безопасной. Ее нагревающиеся части не должны соприкасаться с материалами, которые могут загореться.

Змеевики сильфонные трубы винтового типа

Кое-как ограничивать мощность можно с помощью заслонок, но тогда пострадает тяга и отрегулированная работа самой печки. Обходной путь, фактически байпас, существенно усложняет конструкцию дымохода и делает его чрезмерно объемным.

Печи на твердом или жидком топливе дают большое количество тепла, однако немало его уходит беспрепятственно в трубу. Не потерять полезную энергию и перестать отапливать улицу поможет теплообменник на трубу дымохода.

Все сводится к простой идее. Не нужно мириться с потерей тепла, которое уходит в трубу.

Недостатки жидкостных теплообменников

К недостаткам описываемых устройств можно отнести:

1. Сложность изготовления и проведения расчетов. Перед проведением работ по созданию устройства важно учитывать площадь дома и другие параметры, которые могут влиять на эффективность работы системы.
2. Необходимость в постоянном слежении за такими параметрами системы, как давление теплоносителя и температура.
3. Увеличенный расход жидкости, связанный с испарением ее из расширительного бака. При этом в зимнее время, если дом пустует, жидкость необходимо полностью сливать.

Но следует отметить, что изготовить жидкостный теплообменник может практически любой человек, обладающий знаниями физики на школьном уровне. Но перед изготовлением устройства важно составить чертеж всей конструкции, в котором будут отображены размеры всех элементов.

При использовании жидкостного устройства следует помнить, что если дом не используется в зимнее время, жидкость необходимо полностью слить. Если этого не сделать, она превратится в лед, что может привести к разрушению труб и радиаторов. Если же теплообменник устанавливается в доме, который используется круглый год, об этом недостатке можно забыть.

Особенности воздушных теплообменников

Устройства описываемого типа состоят из металлического корпуса, внутри которого располагается несколько патрубков. Во время работы системы происходит нагревание холодного воздуха и поступление его в помещение.

При желании можно сделать и установить воздушный теплообменник на дымоход своими руками. Для этого необходимо иметь несколько металлических труб различного диаметра, болгарку и сварочный аппарат.

Перед работой необходимо приобрести следующие материалы:

• отрезок трубы, имеющий диаметр 50 мм;
• трубу длиной 2,4 м и диаметром 3,175 см;
• металлический лист 350х350х1 мм;
• 2-литровую металлическую емкость.

Изготовление теплообменника начинается с вырезания металлических кругов. После этого в центре созданных кругов необходимо вырезать отверстия под 5-ти сантиметровую трубу. Вокруг отверстий необходимо отметить точки, в которых будет вырезано по 8 проемов для трубы диаметром 3,175 см. Эту трубу необходимо разрезать на 8 отрезков. В результате получится 8 трубок длиной 30 см.

На следующем этапе необходимо прикрепить к центральному отверстию трубу диаметром 50 мм. К боковым отверстиям привариваются отрезки длиной 30 см. В результате проведенных работ будет создан сердечник теплообменника. После этого можно приступать к созданию корпуса устройства.

После описанных действий нужно срезать с помощью болгарки дно ранее подготовленного металлического резервуара. По бокам необходимо вырезать отверстие, которое равно диаметру дымохода.

Затем необходимо присоединить патрубки. Созданный корпус теплообменника нужно надеть на сердечник, а затем приварить к нему. После проведения подобных работ следует покрыть конструкций термостойкой краской. Когда она высохнет, можно устанавливать теплообменник на дымоход.

Воздушный теплообменник

В случае, когда первичным теплообменником служит топка (стальные буржуйки, печи длительного горения — ПДГ, печи на отработанном масле — ПОМ), можно принять следующие меры для повышения эффективности «сухой» теплоотдачи.

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.

Изогнутые и закруглённые каналы

Идеальный вариант — «обернуть» в 1–2 витка всю топку. Для этого потребуется навык и время, но эффект будет гораздо выше, чем от простых прямых каналов. Чем больше разница уровней забора и выхода воздуха, тем лучше будет работать канал. Если вывести забор на улицу, эффект будет максимальным, т. к. при разогретой топке за счёт разницы температур возникнет тяга, которая обеспечит постоянный поток в «автоматическом» режиме.

Лабиринты с переборками в ёмкости

Для реализации такого теплообменника нужно устроить на верхней стенке дополнительный стальной короб высотой около 100 мм и толстыми стенками. В этом коробе следует расположить стальные 5–8 мм переборки таким образом, чтобы получился «лабиринт». В начале и конце его должны располагаться входные отверстия под сечение воздуховода. Сверху «лабиринт» также накрывается крышкой. В этом варианте теплообменником служит пространство между стенкой топки и стенками короба. Такие теплообменники можно устроить и на боковых стенках стального реактора.

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Такие каналы закладываются в проект при создании печи, затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.

В любом из видов ВТ используется явление конвекции*, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.

* Конвекция — способ передачи тепла потоками или струями.

Инжектирование можно производить любым доступным способом — встраивая воздушный насос в канал или просто направляя его на теплообменник. «Сухие» теплообменники — самые простые и доступные устройства отопления.

Достоинства воздушных теплообменников:

Недостатки воздушных теплообменников (ТО):

Особенности устройств, используемых в бане

По конструкции описываемые устройства можно разделить на встроенные им прикрепленные к дымоходу. Изделия второго типа часто называют устройствами самоварного типа.

Встроенные конструкции состоят из небольшого бачка емкостью до 5 литров. Он устанавливается между топкой и кожухом теплогенератора.

К теплообменнику при помощи труб происходит подключение емкости объемом до 100 литров. После нагрева отопительной установки происходит подъем горячей воды по трубе. Остывший теплоноситель поступает обратно в теплообменник. Благодаря этому во внешней емкости поддерживается нужная температура теплоносителя.

Устройства самоварного типа представляют собой герметичную емкость, опоясывающую дымоход. В процессе нагрева жидкости в таком случае происходит использование тепла от продуктов сгорания, движущихся по трубе.

Банные печи с теплообменнком

К плюсам описываемых конструкций можно отнести:

1. Одновременное решение двух задач – отопление парилки и предбанника, а также нагрев воды.
2. Возможность установки бака в помещении, которое располагается ближе к парилке.
3. Большой срок использования. Это обусловлено использованием высококачественных материалов.
4. Отсутствие необходимости в уходе за конструкцией.
5. Небольшие размеры печи. Это позволяет экономить пространство в парилке.
6. Мощности печи с теплообменником хватает для быстрого прогрева помещения.

Во время проведения работ по установке теплообменника следует помнить о некоторых правилах. Например – необходимо производить соединение труб в системе таким образом, чтобы они не были жестко закреплены около стен. Это связано с изменением их линейных параметров во время нагрева теплоносителя.

Также следует помнить о том, что для уплотнения резьбы необходимо использовать материалы, устойчивые к высокой температуре. Выбор объема емкости, устанавливаемой в бане, должен осуществляться с учетом того, что нагрев производится в течение двух часов.

Как безопасно эксплуатировать банную печь с теплообменником

Наверное, безопасность для каждого человека находится на первом месте, поэтому нужно правильно уметь эксплуатировать систему:

1. Трубы, соединяющие части системы с баком нельзя неподвижно прикреплять к поверхности стены, так как они изменяют линейные параметры в процессе нагрева.
2. Характеристики мощности теплообменника не должны быть больше 10% мощности печи.
3. Выбор объёма бака для воды должен, проводится в соответствии с тем, что время прогрева последнего должно происходить на протяжении 2-х часов после розжига топлива в топке. В противном случае вода превратиться в пар.
4. Нельзя заполнять систему водой, когда она разогрета до высоких температур.
5. Для уплотнения резьбовых соединений системы нужно использовать прокладки способные выдержать высокую температуру.

На строительном рынке существует огромный ассортимент отопительных систем для бани с теплообменником и без него. Однако и самостоятельно можно соорудить теплообменник для банной печи при наличии необходимых инструментов и навыков проведения сварочных работ.