Отопительная печь с теплообменником своими руками – не так всё сложно, как кажется

Устройство водяного отопления

Водяные контуры, нагреваясь от топлива, подогревают установку, нагреваются дымовые каналы, стенки отопительного агрегата. К отопителю подключают батареи, которые становятся теплыми в процессе сгорания горючего в топке. Нагретый агрегат обеспечивает теплом помещение, пока стенки полностью не остынут.

Элементы:

• печь;
• теплообменник, находящийся внутри, вокруг приспособления в виде змеевика;
• водяные контуры, размещенные по периметру помещения.

Устройство прибора

Отопительная установка, нагревающая водяные контуры, более доступна, если сравнивать с другим оборудованием для нагрева воздуха.

Схема циркуляции воды в контуре

Отопительная система построена по схеме естественной циркуляции теплоносителя по водяным контурам. Прибор устанавливают в центре помещения, по кругу располагают подводящие трубы, подключенные к основному очагу нагрева.

Устройство будет эффективно нагревать помещения и обеспечивать комфортную температуру. Дома, состоящие из нескольких ярусов, невыгодно оборудовать устройством долгого горения. Придется устанавливать большую печь, присоединяя много радиаторов, это дорого, не эффективно.

Стандартная установка с подключенными радиаторами состоит из:

• теплообменника;
• трубопровода из металлического контура;
• радиаторов, толстых труб;
• расширительного бака.

Оборудование при одноразовой закладке топлива будет обогревать дом двенадцать часов.

Печь – кирпичная или металлическая

Из какого материала лучше строить устройство длительного нагревания? Чаще выбирают кирпичную или металлическую конструкцию.

Кирпичная нагревается дольше, но теплоотдача длительней. Стальное оборудование длительного горения, наоборот, нагревается быстро, а остывает за короткий отрезок времени.

Кирпичная топка

Кирпичная установка тяжелая, должна быть капитальной, с фундаментом, дополнительными креплениями. Лучше устанавливать на этапе строительства дома.

Если планируется постоянное проживание в доме, подойдет кирпичная печь. Прибор отопления дорогой, сложен в монтаже, однако, имеет высокий коэффициент полезного действия.

Металлическая печь с подключенными водными радиаторами бюджетная. Конструкции недолговечны, однако подойдут для нерегулярного нагрева воздуха в доме.

Агрегат из металла

Выбор зависит от пожеланий хозяина жилого пространства, если хочется возвести систему отопления надолго, лучше выбрать кирпичную конструкцию.

Трубы – нержавейка или металлопластик

Если используются конструкции с водяными контурами, можно выбрать стальные, металлопластиковые или полипропиленовые трубы.

Металлопластиковые трубы популярны. Однако, если нет уверенности, что температура нагреваемой воды не превысит 95 градусов по Цельсию, лучше установить термоустойчивые трубы из нержавейки.

Теплоотдача – радиаторы или регистр

Медленное поступление тепла в контуры обеспечивает длительный обогрев помещения, нужно подсоединить правильные теплообменники для установленного основного прибора.

Выбор теплообменника

Радиатор выглядит, как батарея, регистр — соединение труб. Радиатор вписывается в интерьер. Регистр подойдет для отопления частного дачного дома. Чаще встречаются в деревнях, селах, где вопрос эстетики не важен, главное финансовая выгода, простота конструкции.

Если оборудование установлено правильно, по предварительно продуманной схеме, оба теплообменника будут обеспечивать дом теплом.

Подбираем теплообменник для топки

Чаще изготавливают из стали, чугуна, меди. Теплообменник из меди качественный, но цена слишком высока. Да и самостоятельно спаять устройство сложно.

Чугун по характеристикам лучше, чем сталь. Сделать собственными руками теплообменник сложно. Если взять готовую батарею, при сгорании горючего в топке будет постепенно выгорать уплотнитель, расположенный между секциями. Это увеличивает риск утечки воды в топку, существенно снизит коэффициент полезного действия печи. Чугунную батарею сложно почистить изнутри от сажи.

Стальной змеевик или рубашка из листового металла, самый выигрышный вариант. Конструкцию просто собрать, соединив несколько элементов.

Дополнительный электрический подогрев системы

Печи с отопительным контуром часто ставят на даче или в загородном частном доме, и для постоянного отопления не используют. В этом случае в морозы система может промерзнуть, что приведет к разрывам и утечке воды при первой же топке.

В этом случае можно вместо воды залить в систему антифриз или дополнительно купить и поставить в параллель электрический котел малой мощности, автоматически включающийся для поддержания воды в системе в диапазоне значений 5-10 градусов. Электрический котел не позволит системе замерзнуть, а их цена не слишком высока, а при определенном навыке можно сделать и самодельные электрические котлы.

Кладка своими руками печи с отопительным контуром может показаться слишком сложным заданием, а цена на услуги специалистов-печников высока. В этом случае лучше рассмотреть возможность установки промышленного котла длительного горения на дровах или другом топливе. Но собственноручно сложенная печь — это не только отопительный элемент, это еще и сердце дома, дарящее уют и семейный покой, и при выполнении всех рекомендаций она прослужит долго и эффективно.

Как повысить КПД твердотопливного котла, в том числе и изготовленного своими руками

Недостаток всех твердотопливных котлов в том, что часть тепла уносится в дымовую трубу, снижая их эффективность – особенно при прямой и высокой дымовой трубе. Чтобы уменьшить потери тепла, и увеличить КПД котлов на твердом топливе можно воспользоваться способами, которые я применил в своём доме.

Первый способ — использование энергии дымовых газов для дополнительного нагрева помещения

Для этого необходимо, чтобы твердотопливный котёл находился в подвальном помещении или в цокольном этаже дома и перепад высоты между подом топливника котла и верхним срезом дымовой трубы был достаточно большой – не менее 7 м.

Для использования тепла, которое уносится в дымовую трубу, в комнате или между комнатами возводится отопительная печь или отопительный щиток. Твердотопливный котёл располагается так, чтобы он находился под печью или щитком. Конструкция отопительной печи выполняется так, что через её дымообороты проходят дымовые газы из котла. При выходе из топливника печи устанавливается задвижка, которая закрывается при топке котла и открывается, когда необходимо протопить печку, например в межсезонье, когда котёл ещё не топится или в другом случае.

Рис. 7

Вариант расположения твердотопливного котла (горизонтального) в доме: 1 — теплообменник; 2 — корпус котла; 3 — плита или 14 — свод из кирпича (как вариант); 4 — обратка; 5 — циркуляционный насос; 6 — запорные краны; 7 — труба с нагретой водой (подающая); 8 — топливник печи; 9 — печь; 10 — задвижки; 11 — перекрытия; 12 — расширительный бак системы отопления; 13- дымовые каналы печи; 15 — топочная дверка; 16 — поддувальная камера.

Если вместо печи соорудить отопительный щиток, то здесь вообще никаких проблем, так как он представляет собой только дымовые каналы. Длина дымовых каналов рассчитывается, как и при кладке печи.

При таком варианте дымовые каналы печи или щитка аккумулируют часть тепла дымовых газов из котла, а в последствии отдают их в помещения. Даже когда радиаторы отопления уже остыли, стенки печи ещё долго излучают тепло, которое бы просто ушло наружу.

Второй способ — использование энергии газов для нагрева воды

Кроме этого, на твердотопливном котле можно установить самодельный водонагреватель, вода в котором будет нагреваться горячими газами, выходящими из котла, через металлическую дымовую трубу. Проще всего такой водонагреватель изготовить из двух отрезков металлических труб диаметром 300-400 мм и 100-110 мм. Внутренняя труба служит одновременно дымовой трубой твердотопливного котла и нагревательным элементом, передавая энергию дымовых газов воде.

Каких видов могут быть самодельные печные теплообменники

Кроме, рассмотренных выше, конструкционных различий печных котлов, зависящих от выбранного материала для их изготовления, их конструкции могут отличаться и в зависимости от вида печи, для которой они собственно и предназначены. Такие печи могут быть отопительными или отопительно-варочными.

Конструкция теплообменника для отопительно-варочной печи отличается тем, что в верхней его части есть открытое пространство для доступа пламени к варочной плите. В регистрах же для отопительных печей верхняя часть, как правило, закрыта сплошным листом или рядами труб.

Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром

Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенные конструкции, выполненные отдельно из листового металла и труб, а также их комбинирования.

Вариант 1.

Теплообменник представляет собой сплошную П-образную конструкцию, сваренную из листового металла, предназначенную для расположения в топливнике отопительной печи. Теплообменной поверхностью являются его внутренние стенки.

Теплообменник из листового металла для отопительной печи

Вариант 2.

Печной котел из труб. Холодная вода из системы подается через «обратку» в нижнюю U-образную трубу основания теплообменника (диаметром 40-50 мм и с толщиной стенки 3-4 мм), постепенно нагреваясь, она по Г-образным вертикальным трубам (такого же сечения, как и U-образное основание или меньше) поднимается вверх и попадает в верхнюю трубу-коллектор, а из нее, уже нагретой, в систему отопления дома. Такой регистр является более эффективным, чем изготовленный из листовой стали, но и более сложным в изготовлении, так как придется делать множество стыков труб между собой и сваривать их.

Печной регистр для отопительной печи из труб

Вариант 3.

Боковые поверхности этого регистра изготавливаются из листового металла толщиной 3-5 мм и представляют собой сплошные панели толщиной 40-45 мм, а верхней части они соединены между собой рядом горизонтальных труб диаметром 40-50 мм.

Использование труб вместо сплошной поверхности (как в варианте 1) позволяет увеличить площадь соприкосновения с нагревающей средой, а использование листового металла для боковых панелей, упрощает процесс изготовления, что немаловажно если вы решите его сделать своими руками

Печной котел из листового металла и труб для отопительной печи

Печные котлы (регистры) для отопительно-варочных печей

Теплообменники для отопительно-варочных печей могут также быть изготовлены, как из листового железа, так и труб (круглых или профильных), а также при их комбинировании. Рассмотрим несколько вариантов.

Вариант 1.

Теплообменник для отопительно-варочной печи или кухонной плиты в виде двух сплошных боковых панелей из листового металла («книжка»), соединенных между собой.

Теплообменник для отопительно-варочной печи

Вариант 2.

Печной котел из труб круглого и прямоугольного сечения: круглые (диаметром 40-50х4 мм) расположены горизонтально и соединены в конструкцию с помощью прямоугольных 50-60х40х4 мм. Такая комбинация разных видов труб облегчает изготовление котла. Размеры а, б, в и г рассчитываются, в зависимости от размеров топливника и необходимой мощности регистра.

Теплообменник для отопительно-варочной печи из круглых и профильных труб

Вариант 3.

Теплообменный регистр только из круглых труб. Представляет собой два горизонтальных контура, соединенных вертикальными трубами. Холодная вода из системы подается в нижний контур, а нагретая с верхнего контура подается обратно в систему отопления.

Регистр для отопительно-варочной печи из труб

Из чего можно изготовить печной теплообменник

Для того, чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками можно использовать листовую «черную» сталь толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенок и диаметром 30-50 мм. Как вариант, для этой цели может использоваться лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за высокой их стоимости, эти материалы при самостоятельном изготовлении печных котлов используются крайне редко.

Из листового металла такие регистры изготовить проще. Их легче чистить при эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как в своем большинстве своем они являются сплошными и в теплообмене участвует только внутренняя их поверхность, обращенная к пламени. Печные котлы из труб, при тех же габаритных размерах, как правило, имеют большую теплообменную площадь (хотя это зависит еще и от количества и от диаметра труб), так как позволяют пламени или горячим газам контактировать, практически, со всей их поверхностью. Но они более сложны в изготовлении. Особенно это касается конструкций, состоящих полностью из труб круглого сечения.

Если для изготовления теплообменника для печи с водяным контуром используются трубы, то лучше всего, если они будут бесшовными (цельнотянутыми). Если же используются шовные трубы, то швы придется дополнительно укреплять сварным швом и располагать с наружной стороны регистра (со стороны кирпичной кладки).

Воздушный бак

Усовершенствовать обычную буржуйку или банную печь с прямым дымоходом можно, если установить на воздушный теплообменник на дымоход

Видео: как сделать воздушный теплообменник на дымоход

Еще одна оригинальная конструкция печи с воздушным теплообменником на дымоходе для отопления гаража показана в видео-ролике. С помощью такой печки можно отопить не только гараж, но и любой хозяйственное помещение, включая сельскохозяйственные постройки и теплицы.

Из гофротрубы

Дешевый и простой способ устройства воздушного теплообменника — использование для этой цели гофрированных вентиляционных труб. Их оборачивают вокруг неутепленной части дымохода, в результате воздух в гофре прогревается и за счет тепловой конвекции поступает в соседние комнаты. Чтобы гофротруба прогревалась эффективнее, можно обернуть ее вместе с дымоходом несколькими слоями фольги.

Система с гофротрубой удобна для отопления гаража, в котором установлена простая буржуйка из чернового металла. Такая печь быстро нагревает воздух, но он поднимается к потолку, из-за чего на уровне пола температура остается низкой. Если вывести воздуховоды ближе к полу, можно создать естественную циркуляцию нагретого воздуха, и во всем объеме гаража температура станет примерно одинаковой.

Теплообменник колпакового типа

Теплообменники в виде колпака обычно используют для отопления мансарды или второго этажа. Принцип его действия заключается в том, что нагретый от дымохода воздух поднимается под потолок, где задерживается колпаком и, постепенно остывая, опускается вниз, в комнату.

Колпак можно выполнить или оцинкованного металла или огнестойкого гипсокартона и вывести воздуховоды в нужном месте. Иногда колпак декорируют камнями, которые, нагреваясь, служат дополнительным теплоаккумулятором.

Из чего можно изготовить печной теплообменник

Для того, чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками можно использовать листовую «черную» сталь толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенок и диаметром 30-50 мм. Как вариант, для этой цели может использоваться лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за высокой их стоимости, эти материалы при самостоятельном изготовлении печных котлов используются крайне редко.

Из листового металла такие регистры изготовить проще. Их легче чистить при эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как в своем большинстве своем они являются сплошными и в теплообмене участвует только внутренняя их поверхность, обращенная к пламени. Печные котлы из труб, при тех же габаритных размерах, как правило, имеют большую теплообменную площадь (хотя это зависит еще и от количества и от диаметра труб), так как позволяют пламени или горячим газам контактировать, практически, со всей их поверхностью. Но они более сложны в изготовлении. Особенно это касается конструкций, состоящих полностью из труб круглого сечения.

Если для изготовления теплообменника для печи с водяным контуром используются трубы, то лучше всего, если они будут бесшовными (цельнотянутыми). Если же используются шовные трубы, то швы придется дополнительно укреплять сварным швом и располагать с наружной стороны регистра (со стороны кирпичной кладки).

Классификация печей-каминов

На современном рынке представлено огромное количество самых разных моделей печей-каминов. Все эти конструкции – это печи со встроенным теплообменником, поэтому для выбора подходящего варианта используются другие параметры, например, тип используемого топлива или номинальная мощность.Самые популярные печи-камины:

1. Печи-камины «Викинг» . Одни из наиболее эффективных типов печей. Обладают потрясающей скоростью прогрева помещения, вне зависимости от его габаритов. В качестве топлива используются дрова или бурый уголь. Единственный недостаток: «Викинги» отказываются работать с каменным углем.
2. Печи-камины на пеллетах . Как следует из названия, эти печи «питаются» не привычными дровами или углем, а пеллетами. Пеллет – это вид топлива, который отличается экологической чистотой и выпускается в гранулах. Изготавливается из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессовки. Такое топливо не представляет никакой опасности для окружающей среды и обходится очень дешево, чем и обуславливается его высокая популярность. Кроме того, пеллеты не будут чадить в доме, поэтому к их плюсам можно отнести и повышенный комфорт.
3. Печи-камины «Кедди» . Конструкция шведского происхождения, выпускается в двух вариантах: угловом и пристенном. Печки обладают рядом преимуществ по сравнению с аналогами: во-первых, их дизайн значительно превосходит другие конструкции. Во-вторых, «Кедди» обладают небольшим весом, поэтому им не нужен фундамент, да и процесс установки будет значительно упрощен. Подключение к дымоходу и система каналов тоже довольно просты, потому-то эти системы так популярны.
4. Варочная печь с камином . Основной отличительной особенностью этих конструкций является функциональность. Такие печки отлично подходят для готовки, греют дом и при этом приятно выглядят. Свою популярность эти комбинированные печки заслужили именно за эти качества, которые позволяют реализовать широкий круг задач и при этом мысленно вернуться в прошлое, когда открытый огонь был основным способом готовки и обогрева.
5. Печи-камины «Байкал» . Этот вариант чаще всего используется в загородных домах. Данная модель крайне эффективна, а при необходимости более точного выбора можно рассмотреть весь модельный ряд. Используемое топливо – дрова. Основная характеристика таких печей – невероятно долгая сохранность тепла даже при давно потухшем огне.

Заключение В данной статье были рассмотрены виды теплообменников и их классификация. Теперь изготовить теплообменник для печи своими руками не будет составлять особых проблем

Для большей наглядности можно обратить внимание на фото, где показаны теплообменники и особенности их производства

Простейшие теплообменники

Для облегчения выбора агрегата предлагаем вам ознакомиться со следующими вариантами.

Змеевик для печей

Простейший вариант теплообменника – труба (из алюминия, меди или другого пластичного и антикоррозионного металла), загнутая в спираль или, реже, иной формы. Носитель по нему эффективно движется самотеком, если общая его длина менее 3 м. Нагревается за счет раскаленного воздуха, а не контакта с огнем. На концах такой конструкции производят резьбу (наружную) – для фитингового соединения с баком.

Располагать змеевик можно как прямо в топке, внутри, так и вне ее. Форма его бывает самой разной, начиная от простейших U-образных подков, продолжая уже упомянутыми спиралями с различным количеством витков и заканчивая сложными сварными регистрами. Последние делают ради повышения надежности и уменьшения энергопотерь, но так как они получаются крупногабаритными, то их, как правило, ставят в просторные каменки.

Прямоугольный бак на трубе

Это еще один тип – уже не внутренняя цилиндрическая емкость, а конструкция, состоящая из воздухонепроницаемого корпуса, выполненного из нержавеющей стали.

Принцип действия остается таким же – нагреваемая жидкость поднимается в резервуар, охлажденная идет обратно. В реализации для него подойдет дымоход диаметром Ф115мм (без применения переходника) или 110мм (с использованием), а попадание отработанного пара в комнату почти исключено

Правда, система должна быть герметичной, важно своевременно пополнять конструкцию водой.

Рекомендации опытных мастеров

Вот еще несколько советов, подсказывающих, как установить теплообменник в бане максимально рационально:

• Если не планируете использовать циркуляционный насос, делайте трубопровод под уклоном в 50, чтобы жидкость смещалась за счет самотека.
• Не берите слишком большой бак и/или не заливайте в него чересчур много воды, она ведь просто не успеет дойти до комфортной температуры за нужное вам время.
• Уделяйте максимум внимания герметизации – при сборке не стесняйтесь по несколько раз проверить качество каждого соединения.

Выбирайте долговечные материалы и подходящую конструкцию, верно производите расчеты, строго следуйте инструкциям и рекомендациям. Грамотный мастер знает, как сделать и подключить теплообменник в бане, ведь правильная установка будет залогом безопасной эксплуатации оборудования, а значит и комфортного купания после парилки.

Напоследок видео о том, как устроена универсальная модель теплообменника:

Делаем контур для стальной печки

Чтобы изготовить теплообменник самоварного типа на дымоход, подберите 2 трубы: одна по диаметру должна равняться размеру патрубка печки, а вторая – на 3—4 см больше (например, 102 и 133 мм).

Самодельный теплообменник самоварного типа

Дальше действуйте в таком порядке:

1. Определите теплообменную площадь, как описано в предыдущем разделе, после чего отрежьте обе трубы по расчетному размеру.
2. В кожухе водяной рубашки проделайте 2 отверстия 20—30 мм и приварите к ним патрубки подачи и обратки с резьбами.
3. Вставьте одну трубу в другую и сварите между собой, сделав перемычки из стальной полосы. Из нее же изготовьте верхнюю и нижнюю крышку для самодельного водяного контура.
4. Проверьте агрегат на герметичность и установите на дымоход как можно ближе к масляной или дровяной печи. Больше подробностей об изготовлении показано на видео.

В отличие от внутренних водяных контуров, экономайзер без проблем подключается к различным системам отопления – с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя

Во втором случае важно выполнить уклон магистралей 2 мм на 1 м. п

трубы и поставить в верхней точке открытый расширительный бак.

Принцип работы

Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.

В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел

При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки

К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.

Как выглядит отопительный контур

Конструкция отопительного контура может быть разной, как и место его установки.

• • Наиболее популярными вариантами считаются:

• • Самодельный котел — сварная металлическая емкость из стали толщиной 4-5 мм, вмонтированная в тело печи, с входным и выходным патрубком. Он может располагаться как над топкой, так и в другом месте, где при горении дров существенно повышается температура. КПД таких котлов — до 80%.
  • Водяная рубашка — конструкция, аналогичная котлам, но размещается она по всем сторонам топки, при этом эффективность нагрева будет максимальной. КПД — 85%.

Теплообменник, или регистр. Состоит из металлических, преимущественно стальных труб, сваренных в систему. Они надежны и долговечны, цена стали по сравнению с медью невысока. Может размещаться как в топке, так и в дымовых каналах. Использование труб повышает эффективность нагрева за счет увеличения площади соприкосновения горячего воздуха с металлом. КПД теплового контура при расположении в топке — до 90%, если же он располагается в дымовых каналах, где температура значительно ниже, КПД снижается и не превышает 70%.