Встроенный теплообменник открытого типа для банной печи

Решать вопрос нагрева воды для помывки в бане можно различными способами, в том числе и путем установки электрического бойлера. Зато когда в бане планируется поставить хорошую дровяную печку, то никакое дополнительное оборудование для этой цели и не требуется. Достаточно подобрать и приобрести готовый отопитель с теплообменником либо изготовить последний самостоятельно. Разобраться в вопросах, зачем нужен теплообменник для бани и каким образом его правильно смонтировать, призвана помочь данная статья.

Для чего нужен теплообменник?

Подавляющее большинство конструкций банных печей не способствует экономии древесного топлива. Это объясняется специфическими требованиями к ним, а именно:

• парная должна протапливаться за возможно короткое время до высокой температуры;
• печка не может занимать много места;
• наличие каменки – обязательно;
• режим работы отопителя – периодический.

Исходя из перечисленных требований, печи для бани конструируются таким образом, чтобы быстро достигать высокой температуры в топке и поддерживать ее в течение определенного промежутка времени. При этом много неиспользованного тепла попросту уходит в атмосферу через дымоходную трубу. Грех не пустить эту тепловую энергию на подогрев воды для помывки или даже отопления смежных с парилкой помещений.

Примечание. Исключением являются кирпичные колпаковые печи Кузнецова, предназначенные для бань. Продуманная конструкция позволяет существенно экономить дрова, печь долго держит тепло и к тому же обогревает соседние помещения. Существуют и модификации с применением водяного теплообменника.

Одно из самых простых решений – это использовать тепло, выделяемое при сжигании древесины. В настоящий момент на рынке предлагается множество моделей печей со встроенным змеевиком. Если же отопитель без водяного контура уже установлен и функционирует, ничто не мешает оборудовать его самодельным или заводским теплообменником. Тогда не придется тратиться на бойлер и потом платить за электроэнергию.

Описание отопителей

Если в прошлом наибольшей популярностью пользовались классические каменки, которые позволяли лишь нагревать парилку, то сегодня востребованы на рынке универсальные печки с теплообменниками. Такие установки позволяют одновременно отапливать парилку и решать проблему с нагревом воды. Благодаря их использованию повышается комфорт приёма банных процедур, и сокращаются расходы на покупку соответствующего теплового оборудования.

Печки с теплообменником для воды станут удобным решением при раздельном расположении парилки и моечной в бане. Универсальные в использовании отопители отличаются простотой в эксплуатации, они чрезвычайно удобны, быстро нагревают помещение, полностью решая проблему с теплой водой. Имеющийся сегодня выбор печек с теплообменниками позволяет приобрести или изготовить их самостоятельно как для небольшой парилки, так и для вместительной общественной бани. Преимущества печек с тепловым контуром:

• продолжительный срок службы;
• компактность отопителей;
• эффективность и высокая скорость нагрева помещения;
• возможность изготовления своими руками.

Как правильно сделать вентиляцию в бане своими руками

Принцип работы

По принципу действия устройства для подогрева воды делятся на 3 типа:

• змеевик, встраиваемый внутрь отопителя;
• наружный теплообменник в бане в виде прямоугольного бака, нагреваемого прямо от стенки печи;
• наружный водяной контур, отбирающий теплоту дымовых газов.

Примечание. Существуют модели, где в тело печи встроен не змеевик, а бак для воды из нержавейки. Их принципы действия аналогичны.

В первом случае теплообменник представляет собой змеевик из стальной трубы, встроенный прямо в топливник. Его располагают таким образом, чтобы труба не подвергалась прямому воздействию пламени, то есть, находилась вне зоны самой высокой температуры. Желательно, чтобы элемент стоял на пути отходящих продуктов сжигания топлива, тогда он не прогорит и прослужит достаточно долго. Встроенный змеевик для нагрева воды на выходе имеет патрубки для присоединения труб, ведущих к выносной накопительной емкости.

В подобных теплообменниках вода прогревается довольно быстро, но при этом назвать процесс эффективным никак нельзя. Ведь нагреватель отбирает тепло напрямую из топки, тем самым уменьшая мощность отопителя. Парная прогревается дольше, соответственно, дров уходит больше. Раскаленные дымовые газы как вылетали в трубу, так и продолжают беспрепятственно вылетать, КПД агрегата остается очень низким (не более 50%).

Примечание. Исключением из этого правила считаются кирпичные банные печи с теплообменником и несколькими ходами движения дымовых газов, обогревающие предбанник и моечную.

Наружный навесной бак из нержавеющей стали – это еще один вариант передачи печного тепла воде. Обычно он подвешивается к одной из боковых стенок топливника и нагревается за счет инфракрасного излучения от нее. Способ привлекает своей доступностью в реализации, но не очень удобен в эксплуатации. Помимо недостатка с прямолинейным отбором теплоты, описанным выше, подвесной бак вдобавок требует постоянного добавления холодной воды.

Основные достоинства

Несомненными плюсами применения теплообменника в конструкции печи являются:

• Одновременное осуществление нескольких функций: нагрев воды, воздуха в нескольких помещениях, а также парообразование;
• Варианты установки бака на значительном расстоянии от печи (даже в другом помещении);
• Долговечность. При использовании современных материалов и соблюдении технологии монтажа срок эксплуатации достигает 20 лет.
• Эстетичный внешний вид
• Доступность ухода;
• Простота монтажа;
• Высокая эффективность;
• Возможность установки как в русской традиционной бане, так и в современной финской сауне;
• Экономия места за счет компактных размеров;
• Высокая мощность и как следствие, быстрый нагрев до требуемой температуры;
• Отсутствие (или несущественность) деформаций при нагреве

Устройства отбора теплоты у дымовых газов

Следует отметить, что даже самый простой водяной теплообменник на трубу резко повышает эффективность сжигания топлива до 60%. Фокус в том, что данное устройство никак не влияет на функционирование самой печки, не увеличивает время протапливания парной и расход дров. Главное достоинство таких теплообменников заключается в том, что они отбирают тепловую энергию продуктов сгорания, понижая их температуру.

Данный принцип работы теплообменника используют многие производители металлических банных печей, устанавливая бак для воды открытого типа прямо на дымоходную трубу. Этот вариант популярен ввиду своей доступности, но не очень удобен. Причина – все тот же долив воды по мере ее использования или испарения вследствие закипания.

Наконец, самый лучший со всех точек зрения вариант – банная печь с теплообменником на дымоходе в виде проточного нагревателя небольшой вместительности (от 5 до 10 л). К нему, как и ко встроенному в печь змеевику, через патрубки присоединяется система с выносным резервуаром – накопителем. Объем выносного бака составляет 60—120 л в зависимости от мощности отопительного агрегата. За время протапливания вода в емкости достигает необходимой температуры для помывки.

Кроме перечисленных, существуют и комбинированные модели, где печь для бани с теплообменником, встроенным в топку, имеет еще и бак на дымоходе. Причем эти элементы соединены между собой трубопроводами, то есть, в контуре нагрева задействован не один нагреватель, а целых два. Соответственно, такой вариант вобрал в себя все преимущества и недостатки разных модификаций. Опять же, данной печке все равно потребуется отдельная накопительная емкость поскольку вода в баке закипит достаточно быстро.

Описание

• Описание
• Схема работы
• Подробное описание
• Документы
• Отзывы

Банные печи Ермак 20 с теплообменником имеют компактную, жесткую конструкцию, с развитой системой теплопередачи. Компактность позволяет экономить пространство в парилке, жесткость устраняет появление деформаций изделия при нагреве, а большая площадь теплопередачи обеспечивает хорошие мощностные характеристики.

Установка теплообменника

Проще всего производится установка теплообменника в бане, когда он идет в комплекте с приобретаемой металлической печью. Надо лишь внимательно изучить инструкцию по эксплуатации и выполнить сборку в соответствии со схемой. Останется только осуществить подключение к системе, об этом будет сказано ниже. Иное дело – монтаж водяного контура в газоход или топку кирпичной печи. Тогда регистр надо изготовить заблаговременно из черной толстостенной трубы либо нержавейки, а затем встроить его в соответствии с проектом печи.

На просторах интернета часто можно прочесть рекомендацию о том, что площадь теплообменника, то бишь его поверхности, должна составлять 1 м2. Утверждение не совсем корректное, ведь печи бывают разные, а рассчитать данный показатель довольно сложно. В этом случае лучше изготовить змеевик по принципу аналогии. То есть, надо отыскать технические характеристики на изделие любого производителя такой же мощности, как у вас, и принять указанную площадь поверхности теплообмена.

Важно. Если изготовить контур с небольшой поверхностью обмена, то вода в нем будет постоянно закипать, что недопустимо. «Перебор» с размером, наоборот, чреват долгим разогревом, в результате к моменту помывки вода в баке останется прохладной.

Что же касается дымоходных теплообменников, действующих по принципу водяного экономайзера, то такой элемент можно как приобрести в готовом виде, так и сварить из двух труб разного диаметра. Помните, чем больше длина контура, тем эффективнее он будет обмениваться теплом с дымоходной трубой.

Как правильно установить печь

Короткая инструкция поможет это сделать самостоятельно, без привлечения сторонних лиц.

1. Подготовьте фундамент глубиной 400 мм, высота корректируется в зависимости от топки.
2. Огородите каменку бани кирпичной кладкой с использованием глиняного раствора.

Ограждение каменки в бане

1. Установите в топочное отделение теплообменник. При этом выход топки следует заранее вывести в отдельную комнату.
2. Заизолируйте трубы, исходящие от теплообменника.
3. Выведите дымоход бани через заранее сделанное отверстие в крыше и защитите деревянные элементы металлическим листом и асбестом.
4. Проведите тщательную герметизацию всех стыков.

Немного о подключении

Устанавливая теплообменник в печь, надо усвоить, что она в первую очередь предназначена для протапливания парной, а подогрев воды – функция второстепенная. Управлять двумя процессами одновременно невозможно, парилка в приоритете, поэтому воде в баке или змеевике ничего не стоит закипеть. Значит, надо обеспечить хороший отбор тепла или достаточную накопительную емкость. По этой же причине не рекомендуется применять в подобных системах циркуляционные насосы, течение горячей среды должно быть естественным.

Имея теплообменник типа змеевика или экономайзера, надо поставить в баню выносной бак, подвесив его выше уровня печи и соединив трубами, как показано на схемах:

Для монтажа системы можно применять как металлические, так и полимерные трубы, исключая полиэтиленовые. Диаметры трубопроводов для самотечных сетей следует принять не менее размеров патрубков нагревателя, а лучше – на один типоразмер больше. При этом расстояние от бака до печи не должно превышать 3 м.

Расчет площади

При расчете площади теплообменника строгих рамок не существует. Исходить следует из полезной площади банного помещения или того места, которое он будет отапливать. При установке в парилке и использовании только для получения горячей воды можно установить и маломощную конструкцию.

Если теплообменник будет выноситься наружу и необходимо, чтобы он еще и обогревал помещение, то он должен обеспечивать 5 кВт на 1 квадрат полезной площади помещения. Если он рассчитан не на отопление, а на расход воды, то объем может варьироваться. Средний расход воды может быть до 50 кубических метров на человека. Однако с увеличением объема увеличивается и время нагрева.

При установке бака в печь необходимо помнить, что он не должен остужать камни. Поэтому он должен быть такого размера, чтобы не забирать все тепло от камней, а греться вместе с ними.

Змеевик для печей

Один из самых простых в изготовлении теплообменников – змеевик. Все что нужно – найти трубу из достаточно пластичного металла. Чаще всего используется медь или алюминий, так как оба металла стойки к коррозии и легко гнутся. Затем труба изгибается, причем форма в принципе может быть любая.

Для того чтобы вода активно двигалась самотеком (без насоса) общая протяженность змеевика не должна превышать 3 метров (это с учетом соединения до выносного бака). Создавая свой теплообменник, «примеривайте» его к печи: он не должен соприкасаться с открытым пламенем, а нагреваться должен раскаленным воздухом. На концах нарезается наружная резьба, к которой затем подсоединяются через фитинги выносной бак.

Змеевик может располагаться не только внутри топки, но и снаружи. Обматывать печку вряд ли стоит, а вот металлический дымоход греть воду будет достаточно эффективно. Ведь если печь без камеры дожига, то температура на выходе топки может быть до 500оС. Пример такого теплообменника на трубе смотрите на фото.

В самом простом варианте теплообменник может иметь вид подковы. Тогда использовать можно и нержавейку – так ее можно согнуть. Например, на видео ясно видна подобная форма, которую использовали в печи для бани «Витра» (видео о том как перенести теплообменник в печи Vitra с левой боковой панели на правую ищите в конце статьи).

Простейший вид теплообменника для банной сети — изогнутая трубка с резьбой на концах

Один из видов змеевика – регистр. Это, как правило, сварная конструкция из труб, которая часто чем-то напоминает отопительные. Регистр для банной печи чаще всего варят из нержавейки, так как только она может длительное время переносить жесткие условия эксплуатации. Сварные конструкции имеют большой размер и вес, и потому их чаще устанавливают кирпичных печах. В железной печи не всегда можно найти место для размещения небольшой трубки-теплообменника, не то что громоздкой сварной конструкции. А при проектировании кирпичных банных печей можно выделить место и под регистр.

Теплообменник-регистр. Такой в готовую металлическую печь не поставишь. Это вариант или для самодельной железной печи или для кирпичное (скорее так судя по размерам)

Иногда теплообменник выполнен в виде небольшой емкости с водой (объем до 3-х литров), который также располагается внутри топки без непосредственного контакта с огнем. Принцип его работы ничем не отличается от других. Чтобы служил такой бачок-теплообменник дольше, при изготовлении своими руками, постарайтесь сделать конструкцию так, чтобы было как можно меньше сварных швов. Например, возьмите лист нержавейки (толщины 1-2 мм достаточно) и на листогибе придайте требуемую геометрию. На корпусе шов будет всего один, плюс приварены будут боковые панели и входные патрубки.

Теплообменник для банной печи — уникальная конструкция

Изготавливая любой из теплообменников, расположенных внутри топки, нужно помнить, что отбирать без ущерба для обогрева помещения они могут не более 10% мощности печи. Так что чересчур большие регистры делать нерационально. Их и разместить сложно и они отрицательно скажутся на температуре воздуха в парной. Лучше рассчитать систему так, чтобы можно было за все время посещения бани подогреть воду несколько раз: вам ведь не нужны сразу 150 литров кипятка? Сначала надо немного горячей воды чтобы запарить веники, потом чуть больше, чтобы помыться перед парилкой, и затем еще некоторое количество, чтобы ополоснуться. В результате, нужны, может и 150 литров горячей воды, но порциями. Так зачем делать систему на 150 литров и ждать несколько часов, пока она будет приемлемой температуры, если можно сделать бак на 50-70 литров и несколько раз нагреть в нем воду, которая будет расходоваться по мере необходимости…

Выбор материалов

Выбор материала для нагревательного бака только кажется простым. Самый обычный вариант – сталь. Главное преимущество – дешевизна и простота изготовления с помощью обычных сварочных операций. Однако в условиях русской бани при постоянной высокой температуре, высокой влажности и воздействии перегретого пара этот материал быстро ржавеет, и срок службы его невелик. Кроме того, вода в ржавой емкости может приобрести соответствующий оттенок. Защита с помощью красочных покрытий не пройдет из-за опасности возгорания при контакте с нагретой печью. Окрашенная конструкция может быть применена в системе с теплообменником.

Другой вариант – чугун. В чугунной емкости вода долго разогревается, но зато долго и охлаждается, что дает возможность сохранять тепло и после прекращения топки печи. Недостатки – большой вес, высокая цена и проблемы с коррозией.

Самый хороший вариант – нержавеющая сталь. Конечно, она значительно дороже обычного стального листа, но зато не подвергается коррозии и способна прослужить много лет. Наиболее распространенные марки стали для изготовления банных нагревательных баков – 8-12X18H10 (304) и 08X17 (430). Нержавеющие емкости достаточно легкие, обладают прекрасной теплопроводностью, а коэффициент деформации при резких колебаниях температур ничтожно мал.

В принципе возможно применение готовых эмалированных баков. Однако такие емкости хороши пока цело эмалированное защитное покрытие. При появлении малейших сколов начинается активная коррозия

Значит, эмалированные баки требуют повышенной осторожности при эксплуатации, что обеспечить весьма сложно

Вопрос, как нагреть воду в бане, решается самостоятельно, исходя из конкретных условий. Самый простой вариант – установить стандартный бак с нагревом ТЭНами и ручным образом в небольших емкостях доставлять до точки назначения.

Изготовление емкостей под теплую воду

Есть несколько вариантов емкостей – от дорогих из нержавеющей стали и до дешевых покупных пластиковых. Мы эти варианты рассматривать не станем, остановимся на наиболее удачном, с нашей точки зрения, металлическом из листового железа

Его преимущества не только в относительно небольшой стоимости (хотя и это немаловажно), а и в возможности сделать бак, идеально подходящий по линейным параметрам к каждому помещению бани. Что касается внешнего вида, то существует большой выбор устойчивых красок, поверхности можно покрасить в любой цвет или оклеить их самоклеящейся декоративной полиэтиленовой пленкой

Простой бак для воды с крышкой

Таблица. Расчет объема бака

Таблица. Изготовление бака

Шаг, №№ Описание работ Шаг 1. Заготовьте материалы. Понадобится листовое железо толщиной не менее 0,5 мм. Предлагаем делать бак прямоугольной формы, длина 80 сантиметров, высота 40 сантиметров, ширина 20 сантиметров. В бак помещается 64 литра воды, но заливать нужно не более 60 литров. В бак нужно вварить три металлических патрубка с резьбой, они реализуются в магазинах. Диаметр условных проходов патрубков лучше брать не менее 3/4 дюйма. Это наиболее часто используемый диаметр трубопроводов, обеспечивает нормальную естественную циркуляцию воды. Для полного монтажа теплообменника нужно будет иметь дополнительную водопроводную арматуру и фитинги, об этом мы поговорим ниже вовремя рассмотрения вопросов по монтажу. Шаг 2. Сделайте на металлическом листе разметку бака. Понадобятся две пластины 80×60 см, две 40×20 см и одна 80×20 см. Мы специально сделали бак прямоугольным. Дело в том, что расстояние между входным и выходным патрубками следует максимально увеличить. Это позволит теплой воде не смешиваться сразу с холодной, будет достигаться существенная разница их температур, что оказывает решающее влияние на скорость водного потока в трубопроводах. А от этого критерия во многом зависит не только эффективность, но и безопасность использования теплообменника. Шаг 3. Отрежьте заготовки по размерам. Нужно пользоваться болгаркой, во время работы с этим инструментов строго соблюдайте правила техники безопасности – он очень травмоопасный. Старайтесь, чтобы срез был максимально ровным. Проверьте качество разрезания каждой грани на ровной поверхности, устраните большие изъяны. Шаг 4

Соберите все детали бака попарно, сделайте их абсолютно одинаковыми. Особое внимание обращайте на углы, они должны быть только прямоугольными. Шаг 5. Положите лицевую часть бака на ровную поверхность, в нескольких местах недлинным швом приварите боковину бака. Такую же операцию сделайте с другой стороной

Проверьте их положение, во время остывания шва их обязательно поведет. Шаг 6. На приваренные боковины положите вторую большую деталь, проверьте ее положение, при необходимости откорректируйте боковины. Прихватите элементы. Следите, чтобы зазор между отдельными деталями не превышал 2÷3 миллиметров, в противном случае во время сварки придется подкладывать в них проволоку, а это нежелательно. Шаг 7. Поставьте конструкции верх ногами и прихватите дно. Проверьте и поправьте его положение. Шаг 8. Если все нормально – сваривайте все элементы. Следите за качеством шва, категорически исключаются пропуски. Можно немного «халтурить» на толщине сварочного шва, емкость не несет значительных нагрузок, но пропуски запрещаются. Шаг 9. Вварите в дно металлические патрубки. Мы уже говорили, что входной и выходной следует по максиму удалять друг от друга. Патрубок отбора воды для душа лучше размещать не посредине, а ближе к сливному, забор воды будет ускорять циркуляцию в баке. Шаг 10. Прожгите отверстия для патрубков. Для патрубков нужно вначале прожечь отверстия в дне бака, сделать это удобнее электрической сваркой. Шаг 11. Придумайте способ крепления бака к стене. Можно приварить к задней стенке специальные кронштейны или устанавливать его на подставке. Если есть желание и материал – изготовьте съемную крышку. Шаг 12. Круглошлифовальной машинкой зачистите все швы, налейте воду и проверьте их герметичность. При необходимости заделайте отверстия. Шаг 13. Подготовьте лицевые поверхности емкости под чистовую отделку.

Видео – Изготовление бака из нержавейки

С баком для воды все, можно его крепить в любом помещении бани. Теперь подробнее поговорим о теплообменниках.

Электрический нагреватель

Данное устройство делится на два типа. Первый предназначается для районов, где часто происходят сбои при подаче воды. И называется – накопительным бойлером. Второй тип подходит для местности, где не бывает сбоев при подаче воды.

Он именуется проточным прибором. Поэтому перед тем, как выбрать электрический нагреватель, стоит обратить внимание на совет, указанный выше. Это поможет предотвратить нежелательную покупку.

• Что же касается технической характеристики этих двух бойлеров, то накопительный может быть от 30 до 200 литров.
• Работает при помощи ТЭНа, оборудован датчиком, который поддерживает постоянную температуру в бойлере.
• Проточный нагреватель работает по аналогу газового прибора. Т.е. вода проходит по змеевику, расширяя полезную площадь, и нагреваясь таким образом.

Электрическое устройство несмотря на высокую потребляемость электроэнергии и требование к наличию хорошей по мощности проводки, достаточно популярный прибор.

Покупатели выделяют такие достоинства:

• Стабильный уровень защиты электричества;
• Поддержание постоянной температуры воды;
• Разновидность вариантов (горизонтальный и вертикальный бойлер);
• Недорогая цена прибора.

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.