Какими преимуществами обладают печи с теплообменником

Если вы любитель банных процедур, то наверняка оцените парилку, в которой качественно сложена каменка и продумана система водоснабжения, а также отопления. Если в печи имеется теплообменник, то вы сможете пользоваться в моечной теплой водой. Если же к теплообменнику подключён радиатор, то даже при самых сильных морозах в бане будет комфортно и тепло.

Печь для бани с теплообменником: принцип работы и установка

Принцип работы

Оговоримся сразу, любые расчеты требуемых габаритов теплообменника для банной печи всегда будут ориентировочны. К примеру, для нагрева стандартного банного помещения потребуется приблизительно 5кВт электроэнергии. Значит именно такое количество энергии мы и должны получить от печи с теплообменником.

К вопросу о форме теплообменника для банной печи — тут все зависит от вашей фантазии. Простейшим, дешевым и потому распространенным вариантом является система труб из нержавеющей стали. Равноценной заменой можно считать агрегаты, сваренные из нескольких швеллеров.

За основу возьмем листовой металл, толщина которого не менее 2мм. Из него потребуется соорудить цилиндрический (впоследствии верхний) и прямоугольный (нижний) резервуары, и соединить их трубами. Размер (а точнее площадь) должны рассчитываться в соответствии с размерами предполагаемого помещения.

Перед окончательным монтажом, не лишним будет оценить, точность произведенных расчетов. Для этого раскроенные детали прихватываются сваркой. После проверки можно приступать к сборке. Далее прочностная оценка: завариваем нижнюю трубу, а сам теплообменник наполняем водой, соединив при этом выходное отверстие с основной емкостью.

В случае если насос в системе не предусмотрен, то рекомендуется следующее устройство и взаимное расположение труб: холодная вода из бака самотеком идет по трубе к печи, а горячая возвращается к баку. Главное условие: трубы должны быть установлены под углом в 2-5 градусов.

Необходимость теплоизоляции бака определяется возможностью его многоцелевого использования, в том числе для прогрева смежных помещений.

Независимо от формы и способа самостоятельного изготовления, слабым местом работы любого теплообменника является коррозия металла. Металлические поверхности, по определению, имеют низкое сопротивление к воздействию агрессивных сред, в том числе и воды. Вот почему возникает потребность внутренней защиты поверхностей.

Специалисты в данной области рекомендуют ответственно подходить к выбору теплообменника для бани, не экономить на материалах и правильной установке. Также важна грамотная эксплуатация. Вот основные правила, которые следует знать:

  1. Основное свойство труб при нагреве теплообменника — расширение. В результате существует вероятность увеличения их длины. Поэтому запрещено при крепеже  труб к стенам использовать неподвижные соединения.
  2. Грамотно выбирайте теплообменник с точки зрения мощности (габаритов). Это не должно негативно повлиять на производительность печи. Десятипроцентный отбор тепла – это предельный показатель. И если уже сконструированная банная печь недостаточно мощна, остановите свой выбор на теплообменнике поскромнее.
  3. Внешний водяной бак следует подбирать исходя из следующего условия: вода в системе должна нагреться лишь спустя два часа после начала топки. Никак не раньше! Иначе кипящая вода быстро заполнит парилку влажным паром. Думаю, это вам ник чему.
  4. Заполнить бак водой лучше заранее. Не рекомендуется делать это, когда банная печь уже имеет высокую температуру.
  5. В качестве уплотнителя резьбовых соединений рекомендуется использовать материал, способный выдерживать воздействие высоких температур. Вроде бы очевидный факт, но частенько об этом забывают.

В наше время строительный рынок наводнен предложениями всевозможных агрегатов для бани. Начиная от массивной печи из чугуна, и заканчивая простыми и дешевыми вариантами дровяных печей с теплообменником, где цена последнего мало сказывается на общей стоимости системы. Выбор за вами! Позволим себе ишь небольшой совет: теплообменник обязательно должен быть изготовлен из качественной стали с хорошим уровнем жаропрочности и жаростойкости.

Эксплуатация теплообменника

Для этого достаточно выполнять несколько простых правил:

  • трубы теплообменника нельзя устанавливать на закрытом креплении, поскольку при нагреве материал будет расширяться, а если у него не будет для этого свободного пространства, то разрушения не избежать;
  • при невысокой мощности печки стоит делать теплообменник своими руками поменьше, поскольку большое устройство будет перетягивать всю энергию на себя;
  • если кирпичная печь с установленным в ней теплообменником уже прогрета, то доливать в нее воду нельзя;
  • для уплотнения соединения теплообменника с трубами необходимо использовать устойчивые к высоким температурам материалы.

Как сделать теплообменник для печи своими руками

Материалом для изготовления простейшего устройства служат детали из нержавеющей стали или другой жаростойкой стали в виде цилиндров разного диаметра.

Читайте также:  5 советов, из какого материала лучше строить дом

Конструкция простейшего теплообменника из нержавеющей стали

Максимальная толщина металла не регламентируется, а минимальная ограничивается 2,5 мм: более тонкий материал обладает меньшим сроком службы в условиях агрессивной среды. Важно, чтобы все сварные швы были выполнены с минимально возможными зазорами. Размеры деталей определяют после расчета параметров системы.

После выполнения сварочных работ конструкция проверяется на прочность по следующей методике:

  1. Заваривается нижняя труба либо на резьбу герметично накручивается заглушка.
  2. В емкость устройства заливается вода.
  3. С помощью насоса с манометром нагнетается давление.
  4. Осматриваются швы: если они герметичны – течи не будет, в противном случае проблемный участок обозначается маркером, а после слива воды повторно сваривается.
  5. Проводятся повторные испытания.
  6. Аналогично испытывается вся система.

Чем меньшей будет протяженность труб, тем легче добиться герметичности. Если бачок не планируется использовать в качестве радиатора для обогрева помещения, его следует «обшить» теплоизоляционным материалом.

Сложнее устроен теплообменник внешнего типа (устанавливается поверх дымохода). Для его изготовления необходимы специальные станки и приспособления (фрезерные станки, прессы и т.п.). Преимуществом такой конструкции является доступность для ремонта.

Особенности установки печи в зависимости от материала

По форме, конструкции печи бывают:

  • горизонтальные;
  • вертикальные;
  • цилиндрические;
  • прямоугольные.

Делают их из:

  • чугуна;
  • металла (сталь, железо);
  • кирпича.

Отдельные модели оснащают сеткой для камней, баком для нагрева воды.

Чугунная

Чугун представляет собой сплав металла (железо, графит, углерод). Это экологически чистое и безопасное сырье.

Плюсы чугунной печи:

  1. Длительный срок службы – от 30 и более лет.
  2. Создание конструкции не предусматривает сварку. Отсутствие швов положительно сказывается на качестве и сроке эксплуатации изделия.
  3. Материал обладает высокой устойчивостью к перепадам температур. Ему не страшна деформация.
  4. Скорость нагрева. Чугун быстро нагревается, хорошо сохраняет и удерживает тепло. Такая печь способна нагреть большую баню за 2‒3 часа. Одной загрузки топлива хватает до 9 часов обогрева.
  5. Устройство собрано из отдельных элементов, соединенных между собой замками. При поломке одну деталь легко заменить.
  6. Чугунная печка отлично впишется в любой дизайн помещения.

Из минусов агрегата:

  1. Большой вес. Установить одному такую конструкцию не выйдет. Средний ее вес ‒ 200 кг.
  2. Подверженность коррозии, поэтому ставить прямо в парной такую печь не рекомендуется.

Любые трещины, повреждения изделия нужно своевременно устранять во избежание пожара.

Печь будет отлично смотреться в предбаннике, комнате отдыха.

Стальная (железная)

Среди владельцев дачных участков, загородных домов металлические печи пользуются большим спросом по причине доступности и низкой цены материала в сравнении с другими видами.

Имея чертеж готовой печи, навыки работы с болгаркой и сварочным аппаратом, можно выполнить сборку своими руками.

Плюсы металлических печей:

  1. Небольшой вес готового изделия ‒ от 80 кг.
  2. Под многие модели печей не нужно отдельно заливать бетонный фундамент.
  3. Устанавливаться печь будет просто. Справится с этим и один человек.
  4. Компактные размеры – она не займет много места.
  5. Металл быстро нагревается, отдавая тепло, снижается расход топлива.
  6. Корпус полностью герметичен. Риск утечки угарного газа минимален.
  7. Доступная цена готовых изделий.
  8. Печь можно сделать самому.

Из минусов устройства:

  1. Быстрое остывание металла. Для поддержания комфортной температуры в помещениях топить зимой придется постоянно.
  2. Сильный нагрев металла пересушивает воздух.
  3. Незащищенные перегородками раскаленные поверхности могут стать причиной ожогов.
  4. Сталь, железо в условиях постоянной влажности без дополнительной защитной обработки начнут быстро ржаветь.

В банях с деревянными полами следует сделать дополнительную защиту участков вокруг печи, обустроив покрытие из негорючих материалов. Это же касается и изделий на 4 ножках. Пол под ними без защитного настила постепенно продавится.

Если суммарный вес печки с дровами, экраном, полным баком воды, слоем отделочных материалов не превышает 700 кг, то заливать монолитную плиту или подиум под печь необязательно.

Кирпичная

Кладку печи выполняют огнеупорным кирпичом (шамотом), облицовывают готовое изделие керамическим.

Преимущества классической каменки:

  1. Долгое сохранение тепла.
  2. Пожарная безопасность.
  3. Возможность отапливать большие по площади помещения.
  4. Вырабатывается мягкий водяной пар.
  5. Постройка прогревается равномерно и постепенно.
  6. Материал негорючий, устойчив к перепадам температур.
  7. Долговечность. Правильно выложенная печь прослужит не одно десятилетие.
Читайте также:  Как построить походную баню своими руками

Но есть у такой конструкции и минусы:

  1. Сложность кладки. Без знаний технологии порядовки браться за возведение не стоит.
  2. Высокая стоимость материалов и работ.
  3. Большой вес готового изделия требует заливки надежного фундамента.

Данный материал будет полезен:

  • Монтаж фундамента под кирпичную печь
  • Какой кирпич для печи лучше выбрать

Принцип работы печи с теплообменником

Банная печь с теплообменником

Теплообменники или водяные контуры независимо от своего месторасположения работают по единому принципу. Тепловая энергия непосредственно от печи передается водяной рубашке или регистру. Залитый в теплообменник теплоноситель начинает нагреваться; в баке или же вода имеет комнатную или ниже таковой температуру.

За счет этой температурной разности в контуре создается давление, которое способствует самотечной циркуляции теплоносителя. То есть, нагретая в теплообменнике вода поступает в выносной бак. Из бака горячая вода расходуется на гигиенические процедуры, после чего в емкость заливается холодная порция теплоносителя. Холодная вода в свою очередь переносится по трубам в теплообменник, где происходит ее нагрев.

Если система закрытого типа (то есть выносной бак работает как отопительный прибор), заливка воды производится строго до розжига печи, в противном случае из-за разницы температур может деформироваться и лопнуть металл теплообменника.

Циркуляция продолжается до тех пор, пока в печи поддерживается высокая температура.

Таким образом, при наличии в печи теплообменника отпадает необходимость в установке водонагревателя для душевой, а также обустройстве дополнительных источников тепла в помещениях.

Обратите внимание! В некоторых случаях самотечное движение воды затруднено или невозможно, тогда контур дополняют циркуляционным насосом. Система становится эффективной, но энергозависимой.

Для справки

Некоторые полагают, что лучше приобрести печь с теплообменником в заводской комплектации. Однако если вы хотите сэкономить и испробовать свои навыки, то можно изготовить теплообменник самостоятельно. При этом важно осуществить сварочные работы максимально качественно. Проверить их можно с помощью высокого давления. Для этого потребуется источник сжатого воздуха. Его подключают к сооруженной системе. Если протечек нет, то можно быть уверенным в том, что всё сделано правильно. В противном случае придется избавляться от допущенных в процессе работы дефектов.

Система обогрева с теплыми полами

Современные системы напольного обогрева представлены электрическими и водяными теплыми полами. Водяные полы – экономичный и доступный способ нагрева помещений, требующий качественного монтажа, поскольку отремонтировать подобную систему достаточно сложно.

Чтобы отопить комнату отдыха, предбанник или моечную, достаточно установить теплые полы. Все работы можно выполнить своими руками. Для этого необходимо подобрать трубы подходящего диаметра, просчитать рабочее сопротивление отопительного контура и требуемую мощность насоса с учетом площади помещения.

Теплые полы могут сочетаться с радиаторным, электрическим и воздушным отоплением.

Что нужно знать об эксплуатации аппарата

Не менее ответственным занятием является выбор печи, оснащенной подобным устройством. Рассматривая различные модели, необходимо быть предельно внимательным, чтобы не пропустить мельчайших нюансов. Предлагаем ознакомиться с основными правилами, определяющими безопасность эксплуатации устройств:

  1. Крепление за счет подвижных соединений компенсирует температурную деформацию и изменение размеров узлов аппарата во время их нагрева.
  2. Полезная мощность является важным показателем, который должен учитываться при проведении всех необходимых расчетов.
  3. Желательно, чтобы габариты теплообменника соответствовали характеристикам печи. На выполнение функций устройства должна отдаваться лишь десятая часть всего тепла, вырабатываемого в отопительном агрегате.
  4. Необходимо, чтобы выносной бак вмещал в себя столько воды, сколько может нагреться буквально за два часа с момента растопки печи.
  5. Все уплотнители, устанавливаемые в местах соединения элементов системы, должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к воздействию высокой температуры.

Основных требований немного, но их соблюдение является обязательным при установке и эксплуатации аппарата. Это способствует значительному повышению долговечности устройства.

Установка теплообменника на банную печь

Так как все перечисленные модели серьёзно отличаются между собой по способности противостоять перегреву, место для установки конкретной модели выбирается исходя из особенности устройства топки и материала, из которого изготовлен теплообменник.

Каркасные или регистровые системы, как правило, используются в кирпичных банных печах. Аппарат заделывается в верхнюю часть топки или в свод печи еще на этапе её постройки. При этом патрубки для подключения к баку выводят с тыльной или с боковых сторон печного корпуса.

Таким же способом устанавливаются плоские змеевики из меди и нержавейки. Они могут быть заделаны как в свод, так и в одну из вертикальных стенок топочной камеры в банной печи.

Витые медные змеевики традиционно устанавливают на верхний дымоход. Иногда змеевик располагают непосредственно под насадным центральным баком для горячей воды. В баке греется вода для обрызга каменки, а в медном теплообменнике нагревается вода для душа или моечного отделения.

Читайте также:  EUROTEX Сауна Масло для бани и сауны 0,8л

Тарельчатые и коробчатые теплообменники устанавливается на одной из боковых стен в банной печи. Обычно их используют для стальных или чугунных печек. Для установки достаточно вырезать в стенке два отверстия. После чего на выходные патрубки одеваются распорные втулки, и теплообменник устанавливается внутри топки с помощью накидных гаек. Подобный тип теплообменника называют ещё сухим, так как вода при любых обстоятельствах не попадает внутрь топочной камеры.

Теплообменник должен получать большую часть тепла внутри печи не за счет конвекции и обтекания раскаленными газами, а в виде инфракрасного излучения от стен и свода банной печи. Чтобы избежать перегрева, трубы теплообменного контура приходится экранировать листами из нержавеющей стали. В результате и ресурс повышается, и вода в теплообменнике нагревается более равномерно, без кипения и паровых фонтанов.

Схема подключения теплообменника для бани

  • Входной и выходной патрубки теплообменника должны располагаться на разных уровнях, расстояние по вертикали между нижней и верхней точками подвода воды должно быть не менее 20-25 см. Нижний патрубок используется для подвода холодной воды, верхний — для отвода кипятка;
  • Подключение к патрубкам греющего контура банной печи необходимо выполнять только с помощью гибких соединений, а соединительные муфты обязательно уплотнять теплостойким силиконом.

Речь идет не о гибких резиновых шлангах в металлической оплетке, они для этих целей не подходят, даже если на этикетке присутствует маркировка «для горячей воды» или что-то подобное.

Опытные пользователи рекомендуют выполнять подключение бака к теплообменнику в бане с помощью гибких газовых шлангов из нержавейки.

Как подключить теплообменник к банному баку

Установка теплообменника на банную печь

Классической схемой установки считается выносной бак для бани с теплообменником. Это означает, что емкость с горячей водой для душа и уборки помещения располагается либо на ближайшей стене, либо за пределами парилки, поближе к душевой кабинке.

Важно обеспечить определенный перепад высоты между выходом из теплообменника банной печи и донной частью емкости с водой. Обычно эта величина выбирается в пределах 50-70 см. Для коробчатых и регистровых схем, плоских змеевиков бак находится на уровне 120 см над уровнем пола. Это удобно, можно зачерпнуть горячей воды через верхний люк.

Другое дело, если змеевик теплообменника для бани установлен на трубу дымохода. В этом случае бак придется поднимать на высоту 180-200 см, поэтому в днище или на выходе из контура устанавливать бронзовый кран для горячей воды.

Установка теплообменника на банную печь

Трубопроводы, ведущие от теплообменного контура печи к баку, обычно располагают под уклоном. Холодная магистраль от нижнего патрубка подводится к питающему баку под прямым углом, это обеспечивает максимальную величину гидростатического напора в контуре. Отходящая магистраль устанавливается под углом 25-30 о . Делается это для отделения пузырей воздуха и пара, образовавшихся в потоке воды при нагреве.

На холодной магистрали обязательно делают колено и ставят сливной шаровый кран, с помощью которого можно легко слить воду из банного теплообменника.

Установка теплообменника на банную печь

Теплообменник открытого сифонного типа

Очень интересный и эффективный вариант нагревать воду на печи, но, к сожалению, не очень распространенный. В печь вваривается наклонная труба, запаянная на конце. Ее второй конец — открытый срез — приварен в нижней части бака с водой. Когда вода налита в бак, часть ее попадает в трубу, расположенную в печи, где она нагревается вплоть до кипения. Выделяющийся при кипении пар пузырьками поднимается вверх. Попав в холодную среду пузырек лопается, передавая значительную часть тепла окружающей воде. Кроме того перенос тепла происходит за счет все той же конвекции (движения горячей воды вверх, а холодной вниз).

Сифонный теплообменник. Эффективный вариант, но редко используется

Теплообменник для банной печи сделанный своими руками

В этом варианте бак располагается на подставке в соседней комнате. В стене и в одном боку печи проделано отверстие (печь стоит боком). Длина трубы такая, что она чуть не достает до противоположной стенки топки. Труба на конце запаяна, отверстие в печи немного большего размера, чем диаметр патрубка, не заизолирован и не уплотнен. Входное отверстие расположено достаточно низко – прямо на этот необычный теплообменник накладываются дрова, а затем после прогорания при необходимости на нее нагребаются угли.

Как соединить теплообменник с баком для воды