0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Печь с теплообменником для бани; устройство и принцип работы

Печь с теплообменником для бани — устройство и принцип работы

Принцип работы жидкостного теплообменника основан на том знании, что более нагретая жидкость стремится подняться вверх. А поскольку система замкнута, то в ней происходит бесконечный кругооборот: горячая вода движется вверх по одной из труб, а по другой ей на смену стремится холодная. И постепенно отмечается общий рост температуры воды во всей системе. Суммарное время нагрева при этом зависит от нескольких условий:

  • от начальной температуры,
  • от объема самой системы,
  • от мощности печи.

  • 1 Основные достоинства
  • 2 Средние цены на рынке
  • 3 Принципы и правила расчета площади теплообменника
    • 3.1 Как сделать своими руками
    • 3.2 Техника безопасности

Различают две основные модели оборудования, в которых установлен:

Теплообменник внутренний – это бачок или змеевик, установленный между корпусом печи и внутренней топкой, чаще всего в боковой части. В быту он иногда именуется «рубашкой». К нему подключается внешний бак. Смонтировать его легко, но при необходимости потом добраться, и особенно снять – весьма трудоемко. Хотя многое зависит от конструктивных особенностей печки.

Статья в тему:  Какие блоки лучше для строительства бани

Теплообменник внешний — так называемого самоварного типа. Его конструкция элементарна: труба, модуль дымохода, сверху и снизу подсоединенная с помощью двух штуцеров. Этот вариант легче в обслуживании, его легко очистить от накипи. Емкость проще демонтировать при необходимости ремонта (например, в случае протечки).

Специалисты считают, второй вариант наиболее предпочтительным с точки зрения экономии тепла. Так как он снижает расход топлива, ведь нагрев происходит за счет тепла дымохода, выводящего продукты сгорания. А встроенный теплообменник потребует нагрева от топки, оттягивая на себя энергию, которая могла пойти на нагрев камней и всего помещения. Кроме того, габариты трубного теплообменника всегда больше встроенного, что ускоряет процесс нагрева воды.

Лучше выбрать открытые (то есть без давления) системы обогрева. Также обратите внимание на общую протяженность всех труб системы. При длине менее 3-х метров система считается наиболее производительной. Для среднестатистической бани такой длины вполне достаточно. Другой ведущий показатель — толщина трубы. При следовании по трубе диаметром меньше 1 дюйма горячая вода встретит значительное сопротивление. И тогда вам не обойтись без перекачивающего насоса.

Читайте так же, о том как обложить железную печь кирпичом тут

Назначение и принцип работы

Принцип работы различных видов теплообменников одинаковый: вода нагревается за счет тепла от сгораемого топлива в печи и далее используется для мытья или отопления. При этом нет необходимости в установке в бане отдельного бойлера.

В зависимости от расположения теплообменник может быть:

  • встроенным (внутренним, интегрированным, как еще говорят);
  • внешним (на дымоход).

Выполняется он в виде змеевика или емкости, которая разогревается от жара из топки либо трубы дымохода. Самоварный теплообменник является внешним и работает, подобно самовару, нагреваясь за счет горячих газов от сгораемого топлива.

Статья в тему:  Как правильно ходить в сауну чтобы похудеть

В теплообменник вварены трубки, по которым поступает и отводится вода. Горячая вода поступает в бак, который размещают либо рядом с теплообменником, либо выносят в другое помещение. Трубы можно расположить так, чтобы вода постоянно циркулировала, нагреваясь в банной печи.

Нагреватель самоварного типа

Подогрев воды с помощью самоварного теплообменника – наиболее прогрессивный способ. Общеизвестно, что банные печи не могут похвастать высоким КПД, поскольку львиную долю тепловой энергии они просто выбрасывают на улицу через дымоход. Чтобы в этом убедиться, достаточно измерить температуру поверхности трубы, нередко она достигает 200-250 ºС. Можно не допустить потери этого тепла, пустив его на подогрев той же воды.

Нагреватели самоварного типа ставятся на печи для бани как раз с этой целью. Нержавеющий бачок, встраиваемый в дымоходную трубу, имеет проход для дымовых газов и снабжен 2 патрубками для присоединения труб. Раскаленные продукты горения дров, пройдя сквозь это устройство, отдадут тепло воде через металлические стенки, в результате температура газов на выходе не превысит 150 ºС. Благодаря своей конструкции и способу нагрева самоварный теплообменник практически лишен недостатков, поскольку:

  1. Не отнимает тепло непосредственно из камеры сжигания, соответственно, время протапливания парной не увеличивается.
  2. Банная печь работает максимально эффективно, так как теплота дымовых газов не выбрасывается на улицу, а идет на загрузку накопительной емкости для помывки.
  3. Ничего страшного не произойдет, если в силу разных причин в бачке не будет воды. Здешняя температура не столь высока, как в топливнике и теплообменнику из нержавеющей стали не грозит быстрое прогорание.

Расчет мощности

Правильный выбор теплообменника должен учитывать показатели основного нагревательного прибора. Здесь учитываются объем и мощность печи для бани.

Статья в тему:  Какой бани из оцилиндрованного бревна

Чтобы подобрать оптимальное оборудование и комплектующее нужно учитывать такие правила:

  • банная печь отдает часть энергии теплообменнику. Не рационально применять большие емкости, чтобы можно было нагреть больший объем воды . Подобный подход может значительно снизить комфортность пребывания в парилке, увеличить расход топлива и создать неблагоприятный микроклимат. Бак с водой не должен забирать на себя больше 10% всей вырабатываемой энергии;
  • отопительные радиаторы и теплообменник между собой соединяются трубами. Если в бане не предусмотрено устройства водного насоса для поддержания правильной циркуляции, длина труб не должна превышать 3 метра. Здесь учитывается диаметр трубопроводов и рациональный уклон, который обеспечивает самотечность. Использование насоса дает возможность увеличивать длину трубопровода и не придерживаться уклонов;
  • важно создать баланс между быстрым и медленным нагревом жидкости в системе. Не допускать постоянного закипания воды. Если для теплообменника используется маленький бак, закипание произойдет через 2 часа и приведет к образованию большого количества некачественного пара. При монтаже объемного теплообменника, нагревание не будет происходить вовремя, и процесс затянется на несколько часов. Следует создать такие условия, чтобы вода была горячей через 2 часа после розжига банной печи.

Теперь поговорим об оптимальных размерах теплообменника. Он должен иметь запас мощности, что позволит поддерживать тепловой режим после затухания отопительного устройства. Безусловно, вода начинает остывать быстро, поэтому важно создать правильный агрегат, позволяющий как можно дольше поддерживать температуру.

Рассмотрим пример расчета мощности . Сначала нужно определить мощность оборудования, которое сможет обеспечить прогрева комнаты. Для примера будем оперировать 5 кВт, способными поддерживать микроклимат.

Теплообменник нужно брать с запасом. Принимаем его площадь 1 метр квадратный, способный работать при мощности 10 кВт.

Объяснение . Ведя расчеты нужно учитывать пропорцию – 10 кВт приравниваем к 1 квадратному метру. Чтобы учесть все потери тепла, проводится корректировка значений. Формула приобретает следующий вида – 1 м. кв. = 10 кВт – 3 кВт.

Статья в тему:  Почему выдавливает столбы забора из земли и что с этим делать

Используя такой подход, можно достичь нужной температуры помещения, растопи печь один или два раза.

Что нужно знать о конструкции

Проще всего будет купить встроенный теплообменник в печь еще на моменте постройки и закладки. Но не все столь дальновидны, а многие просто не сталкиваются с такой необходимостью. Но стоит понимать, что если печь уже функционирует, ничего не помещает найти нужный змеевик. Установка не считается сложной, хоть и требует соблюдения некоторых правил.

По тому, как работают теплообменники, можно поделить их на три основных группы:

  • теплообменник внутри печи;
  • наружные конструкции, представляющие собой бак у стенки печи;
  • наружный трубный контур, который нагревается за счет отходящих газов.

Внутренний теплообменник может быть сделанным в виде змеевика или бака – принцип действия тут аналогичный. В любом случае нагревающий элемент устанавливают прямо в топливник. Нужно его монтировать так, чтобы на деталь не попадал огонь, и она не подвергалась действию наиболее высоких температур. Но в то же время ее делают на пути отхода газа. Если конструкция будет установлена правильно, то она прослужит долго, не будет плавиться. Но назвать такой вариант эффективным нельзя, ведь змеевик забирает тепло прямо из печи, то есть понижает ее производительность. Именно поэтому КПД тут составляет всего лишь 50%.

Наружный бак вешают к одной из стен печи. Легче монтажа не найти, однако на этом плюсы практически и заканчиваются. Требуется постоянно добавлять холодную жидкость, а тепло, проходящее сквозь стенки, недостаточное, чтобы обеспечить обогрев парилки.

Наиболее эффективными считаются конструкции для отбора тепла из газов. Они повышают тепло от топлива на 60% и никак не влияют на производительность печи. Здесь бак монтируют прямо на выходе дымоходной трубы. Многие современные типы печек, например, Ермак и Термофор, сделаны именно по такому принципу. К такому баку могут быть присоединены патрубки с выносной, дополнительной емкостью.

Статья в тему:  Чем белить печку в бане

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.

Печь для бани с теплообменником для воды

Греть кипяток для парилки можно самыми разными способами. Существует множество схем отбора тепла через стенку топки, или можно использовать внешний нагрев воды в отдельной печи.

В этой ситуации дополнительный теплообменник для печи оказывается наиболее оптимальным вариантом. Уже даже производители банных печей сообразили, что проще монтировать небольшой дополнительный контур в топку, чем усложнять и увеличивать габариты печной конструкции корпуса за счет приставных емкостей. Поэтому примерно 60% печей для бани выпускаются с теплообменником.

Популярность теплообменного способа объясняется тремя факторами:

  • Компактность конструкции с теплообменником;
  • Эффективный теплосъем и быстрый нагрев воды;
  • Безопасность конструкции теплообменника.

Последний фактор, наверное, имеет решающее значение. Популярные ранее огромные столитровые баки, устанавливаемые на боковой или тыльной стенки печки, наполненные кипятком, всегда были небезопасными и часто приводили к термическим травмам. Кроме того, для того чтобы нагреть такую массу воды, приходилось регулярно отвлекаться на перемешивание водяного запаса или растапливать печь задолго до начала прогрева парилки.

Статья в тему:  Производство бетонных заборов как бизнес

Теплообменник для бани стал настолько популярным, что его стали изготавливать кустарным способом, использовать теплообменные аппараты от систем отопления котельной и специализированной техники, и даже устанавливать хитроумные устройства в чугунные и кирпичные печи.

Использование теплообменника для банной печи позволило существенно улучшить санитарные условия внутри парилки, и, что немаловажно, почти неограниченный нагрев воды дает возможность оборудовать полноценное моечное отделение. Теперь появилась возможность принимать душ практически без оглядки на запасы кипятка в парилке.

Принцип работы

Схема работы теплообменного аппарата была следующей. Внутри печи, обычно в топку или на выходной патрубок, устанавливается теплообменный контур. Чаще всего это медная или стальная трубка длиной 6-7 м или емкость из нержавейки.Для компактности труба может выполняться в виде змеевика, набора регистров или плоской спирали.

Вода поступает внутрь трубы из внешнего бака, обычно самотёком или под небольшим напором водяной башни. Скорость потока невелика, поэтому жидкость успевает прогреться до относительно высокой температуры в 90 о С.

Гибкость и эффективность теплообменного аппарата привела к тому, что банная печь с вмонтированным теплообменником превратилась в основной источник горячей воды загородного или дачного отдыха. Мало того, в зимнее время печь с теплообменником может использоваться для отопления помещения.

Понятно, что в этом случае размеры топки и теплообменного контура должны быть минимум вдвое больше и изготавливаться из жаростойких материалов. Существуют также ограничения и по используемому топливу. В данном случае речь идет о теплообменнике для дровяной печи. Даже торфяной брикет, не говоря уже об угольном топливе, для рассматриваемых типов печей не используется.

Виды теплообменников

Конструкции теплообменных аппаратов не ограничиваются только традиционным змеевиком из медной трубы. Общее число моделей теплообменных агрегатов, по самым скромным оценкам, составляет не менее полутора десятков штук.

Статья в тему:  Как разогреть воск вит на водяной бане

К наиболее популярным и востребованным видам печных теплообменников относят следующие конструкции:

  • Трубчатые теплообменники, изготовленные из медной или стальной трубы в виде кольцевой или плоской змейки. Такие системы обладают самой высокой водогреющей эффективностью, они просты в изготовлении и установке на банную печь. К недостаткам конструкции можно отнести высокую чувствительность к перегреву;
  • Коробчатые теплообменники изготавливают из жаростойкой листовой стали в виде тарельчатой емкости или прямоугольного бачка. В общем случае это просто емкость из жаростойкого материала, с приваренными патрубками для подключения, подвода и отвода воды;
  • Каркасные теплообменники представляют собой достаточно сложную конструкцию из стальных труб, сваренных в виде набора из нескольких регистров. Конструктивно данный тип просто копирует устройство паровозного котла. Поэтому сама конструкция получается очень надежной и прочной, способной выдерживать длительный перегрев и высокое давление пара;
  • Пакетные теплообменники изготавливают для банных печей специализированными предприятиями. Кустарным способом не изготавливаются. Обладают высокой эффективностью, но при этом склонны к прогоранию стенок даже при небольшом перегреве.

Если сравнивать приведеные конструкции, то все три модели, за исключением пакетного варианта, обладают достаточной эффективностью, чтобы греть воду в проточном состоянии. Скорость нагрева для обычного стандартного теплообменника, диаметром канала 10-20 мм, составляет 10 мл/ о С. При скорости движения воды 20-30 мм/с на выходе из печи вода успевает нагреться до 70-80 о С.

Преимущества и недостатки конструкций

Если делаешь теплообменный аппарат собственными руками, то наибольший интерес представляют собой виды и конструкции. Чаще всего проточную часть изготавливают из медной трубы диаметром 15-20 мм. Заготовку наматывают на деревянную болванку, на концы напрессовывают муфты или сгоны, с помощью которых можно подсоединить теплообменник к баку, питающему банную печь.

Статья в тему:  Какие вьющиеся растения используют для озеленения забора

С тарельчатым или коробчатым теплообменником сложнее. Для изготовления собственными руками потребуется сварочный углекислотный полуавтомат или аргоновая сварка. По эффективности отбора тепла в банной печи тарелка теплообменника немного уступает змеевику, но обходится дешевле.

Регистровые теплообменники сваривают из труб на основе жаропрочной стали, по эффективности они несколько хуже тарельчатых, но зато прекрасно переносят перегрев. Даже если в банной печи остановилась подача воды, как правило, это не ведет к повреждению теплообменного контура. Данный тип теплообменника может изготавливаться также из медной трубы, КПД аппарата увеличивается в полтора-два раза, но при этом значительно уменьшается стойкость к перегреву.

По месту расположения емкости для теплой воды

В зависимости от того, где располагают емкость с водой, выделяют следующие виды нагревателей:

  1. Емкость непосредственно в парилке — позволяет воде быстрее греться, т. к. водопровод отсутствует или очень короткий. Сокращаются и теплопотери. Недостаток вполне очевиден: полезная площадь парилки сокращается.
  2. Емкость находится в смежном помещении, где оборудована душевая. Часто рекомендуют именно этот вариант. В отдельной душевой мыться удобнее и места в парилке больше. Но растет длина водопровода.
  3. Проблему слабого напора позволяет решить установка бака с теплоносителем на чердаке. Этот способ так же не лишен недостатка. Нужно подвести холодную воду наверх, да и длина горячего водопровода больше. Емкость нужно тщательно утеплять, чтобы максимально снизить теплопотери.

к содержанию ↑

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.

Статья в тему:  Как сделать дровницу в бане

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:

Статья в тему:  Чем обшить баню снаружи форум


Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector