Делаем сами теплообменник на трубу дымохода для отопления

Принцип работы

Сегодня выпускают теплообменники различных видов. В целом особенности их работы, как и характеристики конструкции, схожи. Свойства строения такого элемента:

1. Наличие полного корпуса.
2. Присутствие выходных и выходных патрубков.
3. Тормозной механизм для продуктов сгорания. Его роль играют клапана с вырезами, которые устанавливаются на осях.

Заслонки можно поворачивать. Формируется зигзагообразный дымоход различной длины. Клапаны можно настраивать, чтобы соотношение тяги и теплообмена получалось максимально эффективным. Стандарты безопасности соблюдаются.

При горении жидкого топлива или угля, особенно в самодельных печах, на входе в дымоход температура газов достигает 600°С и даже выше. Для поддержания активной тяги такие температуры не нужны, они только ухудшают ситуацию. Ничто не мешает забрать часть тепла без ущерба для функционирования печи и отдать воздуху в помещении или воде в системе отопления или ГВС.

Задача заключается в том, чтобы обеспечить активный теплообмен между перегретыми газами, вырывающимися из стопки, и целевой средой: водой или воздухом. Ключевой является площадь контакта. Располагать, например, воздуховоды или змеевик водяной трубы внутри дымохода не лучшая идея, даже с учетом всех остальных особенностей любые объекты в канале будут способствовать лишь образованию сажи и конденсата, что быстро выведет из строя дымоход и соответственно превратит работу печи в опасное для окружающих мероприятие.

Есть три оптимальных варианта для теплосъема с дымохода:

• Змеевик вокруг дымохода.
• Водяная рубашка. Поверх трубы дымохода одевается цилиндр большего диаметра и заполняется теплоносителем. Разбивка канала дымохода на группу каналов меньшего диаметра позволяет повысить площадь контакта.
• Тормоз для дымохода. Канал дымохода формируется в виде змеевика, лабиринта, по которому движение газов замедляется, что увеличивает теплоотдачу.

Первые два варианта подойдут для формирования водяного контура и использования тепла в системе отопления или ГВС. Третья конструкция больше подходит для локального обогрева воздуха.

У всех типов теплообменников есть особенности, которые не стоит игнорировать. Если нагреваемой средой является вода, то возникает проблема с чрезмерным теплообменом. Когда дымоход уже горяч, и печь активно топится, подача в теплообменник холодной воды вызывает резкое понижение температуры стенок дымохода.

Наряду с высокой производительностью получить долговечность очень сложно. С одной стороны увеличение площади контакта теплообменника и дымохода увеличивают выход тепла, с другой стороны чрезмерный забор тепла грозит большими проблемами вплоть до полного выхода дымохода из строя.

Оптимальные характеристики теплообменника для дымохода:

1. Водяной контур должен снабжаться отдельным теплоаккумулирующим баком, исключая подачу холодной воды непосредственно на теплообменник.
2. Конструкция теплообменника должна быть легкосъемной, для чистки и обслуживания.
3. Мощность теплообменника подбирается исходя из реальных показателей печи и дымохода так, чтобы температуры газов выше теплообменника было достаточно для поддержания тяги.

В качестве материалов для теплообменника лучше выбирать нержавеющую сталь, способную выдержать резкие перепады температур. Внутренняя поверхность теплообменника, контактирующая с дымом по возможности должна быть идеально гладкой, чтобы конденсат даже при появлении срывался в конденсатосборник, не создавая лишних проблем.

Самодельные теплообменники для дымохода часто собираются без учета этих требований и без предварительного расчета, от чего возникает масса проблем, как с нагревом воды, так и состоянием дымохода.

С воздушными теплообменниками все обстоит проще. Если не подавать большой объем холодного воздуха с улицы, а использовать его для подогрева внутреннего объема в помещении, то перепада температур не будет достаточно для активной конденсации.

Правильный выбор материала

Лучше всего применять теплообменник из нержавеющей стали. Даже под воздействием больших температур физические характеристики металла остаются стабильными. Вот почему сварные швы кажутся достаточно крепкими, а при взаимодействии с кислородом формируют защитную пленку. Она стойко переносит кислотную среду. Говоря о применении цинка, при достижении температурных отметок 200 градусов он испаряется.

При показателе 500 градусов содержание паров в воздухе достигает критичных отметок. В то же время если имеется оцинковка, можно не волноваться. Правда, предельная температура не должна достигать отметки выше 200 градусов. Можно применять оцинкованный материал, так как он способствует усиленному смешению обтекающего устройство воздуха. Такого рода теплообменник неприменим для постоянного обслуживания, но чтобы согреть мансарду или баню — это оптимальный вариант.

Такой элемент можно установить легко и просто. Допускается его монтаж на простой буржуйке, фасад его облицовывают кирпичом, как и печь непосредственно.

Теплообменник на трубу в баню: отопление через дымоход от регистра, фото и видео – всё о банях

Для организации водяного отопления в доме теплообменник для дымохода будет отличным решением, но только при наличии теплоаккумулирующего бака. Для обогрева дома нет нужды постоянно нагревать холодную воду, теплоноситель в системе теряет после прохода контура 20-25°С и только. Соответственно снижается риск образования конденсата на поверхности дымохода.

Самый простой вариант теплообменника – змеевик из медной трубки, закрученный по спирали вокруг дымохода. Длина трубки не должна быть слишком длинной, учитывая даже маршрут до котла и обратно, и зависит от ее диаметра. Если взять, например размер ¼ дюйма, то желательно ограничиться протяженностью в 3,5-4 метра. Так можно будет обеспечить нормальный теплообмен с естественной циркуляцией воды в контуре «теплообменник — накопительный бак».

Если нет возможности установить котел близко к печи, то лучше использовать циркуляционный насос и принудительно прокачивать воду через теплообменник, тогда длина трубки уже не имеет особого значения. Использовать пайку или каким-либо образом улучшать контакт змеевика и дымохода не нужно. Слишком хороший теплоперенос больше сыграет в минус.

Большую теплоотдачу позволяет получить водяная рубашка, конструкция в которой поверх секции дымохода оборудуется внешний цилиндр, и вода заливается между ними. Секцию дымохода можно заменить на сборку труб меньшего диаметра, например 5-6 штук, так, чтобы их суммарное сечение равнялось каналу дымохода или немногим превышало его.

Основная сложность заключается в определении мощности теплоотдачи. Фактическое значение получается только на практике, и такой вариант мало кого устроит. Приблизительно можно подсчитать исходя из температуры горячих газов на выходе печи и по прохождению теплообменника. Удельная теплоемкость уходящих горячих газов составляет приблизительно 1,042 кДж/кг*К, чуть выше, чем насыщенный водяными парами воздух. В зависимости от перепада температур на входе и выходе теплообменника, площади контакта подсчитывается мощность.

Удельная теплоемкость воды 4,183 кДж/кг*К. Допустим перепад температур 150 градусов, тогда с каждого килограмма выходящего дыма можно нагреть килограмм или литр воды на 38°С. Далее вступает в расчет объем проходящих газов и КПД теплообменника, который, по факту, не превышает 60%.

Для отопления небольшого помещения достаточно будет и одного теплообменника для дымохода, однако лучше использовать его как вспомогательный источник тепла в дополнение к основному водяному контуру или водогрейному котлу, повышая общую отдачу тепла.

На практике небольшой дом или соседнее помещение проще обогреть с помощью воздушного теплообменника для дымохода. В нем применяется тот же принцип, что и в водяной рубашке, только в пространство между группой труб пускают газ от печки, а саму конструкцию ориентируют перпендикулярно дымоходу. Получается, что дым обтечет трубки теплообменника и нагревает воздух в них, дальше путем принудительного вентилирования он подается по воздуховоду в другие комнаты дома.

Такие качества, как бережливость и экономия присущи только человеку.

На протяжении веков именно они двигают технический прогресс и способствуют созданию устройств, призванных не просто облегчить жизнь, но и использовать все доступные ресурсы по максимуму.

  Затраты на отопление дома считаются по праву самыми высокими. И вот как раз теплообменник на трубу дымохода входит в число наиболее доступных вариантов экономии тепла в частной постройке с печным отоплением.

Чтобы получить от печной системы максимум тепла, можно установить на дымоход теплообменник, сделанный своими руками

Разновидности

Сегодня существует много типов таких устройств. Но наибольшей популярностью пользуются:

• теплообменник из гофры;
• теплообменник, оборудованный ёмкостью для воды;
• теплообменник,  имеющий форму змеевика;
• воздушный теплообменник.

В зависимости от вида циркулирующего внутри устройства теплоносителя, все теплообменники подразделяются на жидкостные и воздушные.

Последние наиболее просто изготавливаются, однако их эффективность оставляет желать лучшего.

В то время как дымоход с теплообменником, внутри которого циркулирует вода, может использоваться как полноценная система отопления небольшой дачи, если подключить на вход/выход устройства подачу/обратку на радиаторы.

Каждый народный умелец, создавая полезное устройство для своих нужд, вносил личные идеи, способствующие улучшению его конструкции. Реализация теплообменника на трубу дымохода по своим чертежам выполнялась с использованием таких комплектующих элементов, как:

• регистры отопления;
• коллекторы;
• металлические резервуары:
• разнообразные змеевики;
• радиаторы бытовых систем отопления;
• радиаторы системы охлаждения двигателей транспортных средств.

Соорудить теплообменник-змеевик можно из обычной медной трубы, согнутой в спираль

Стандартная конструкция устройства такого типа выглядит, как металлический змеевик, которому присущ высокий коэффициент теплопроводности. Для обеспечения безопасности и лучшего теплообмена размещается он в корпусе из металла и хорошо изолируется негорючим утеплителем, в качестве которого используется, как правило, базальтовая вата.

Монтаж конструкции проводится на участке дымохода. Концы змеевика сначала выводятся через корпус теплообменника, а затем подсоединяют к отопительной системе. В её верхней точке ставится расширительный бачок.

Изготавливать змеевик лучше всего из медной отожжённой трубки. Конечно, можно использовать и стальной такой элемент, но для достижения сопоставимого эффекта тогда придётся создать конструкцию в 7 (!) раз большую по габаритам.

Обусловлено это более высокой теплопроводностью меди.

Недооценка этих расчетов может привести к печальным последствиям. То, что устройство не будет работать – это ещё полбеды. Гораздо страшнее возможность возникновения гидроудара из-за кипения теплоносителя.

Некоторые типы теплообменников сложно изготовить своими руками так, чтобы их эксплуатация приносила желаемый результат

Такому виду теплообменника на трубу дымохода присущи следующие недостатки:

• сложность расчётов и изготовления;
• необходимость постоянного контроля давления и температурного режима в системе;
• повышенный расход теплоносителя: жидкость просто испаряется из расширительного бака. При использовании воды в зимний период, когда система не эксплуатируется, жидкость требуется сливать;
• температура отводящих газов значительно снижается. А это может привести к уменьшению тяги и неполному сгоранию используемого топлива.

Вместе с тем, изготовить жидкостный теплообменник на дымоход своими руками может человек, обладающий лишь знаниями физики курса средней школы и имеющий навыки обращения с инструментом.

Предназначение элемента

Теплообменник используется для забора тепловой энергии, идущей через дымоход. Источником является нагретый воздух. Особенности конструкции агрегата зависят от:

• формы и диаметра трубы;
• материала изготовления;
• мощности носителя и прибора, генерирующего тепло.

Выделяют воздушные и жидкостные модификации. Первая имеет более примитивное устройство, но не считается самой эффективной. Для нее требуется качественный материал.

Жидкостный теплообменник имеет форму металлического змеевика. Он контрастирует с внутренней плоскостью дымохода и отличается высоким показателем теплопроводности. Змеевик находится в корпусе из металла для безопасности применения и оптимального теплообмена. Его изолируют с внутренней стороны негорючим утеплителем. Чаще это базальтовая вата.

Конструкция обустраивается на дымоходе. Через корпус проводят наружу края змеевика и подсоединяют к системе отопления. В верхней области устанавливается расширительный бачок. Трубка из меди лучше всего годится для изготовления змеевика. К тому же этот элемент отличается высоким КПД, а потому габариты у него в разы меньше, чем у стальных изделий.

Сначала идет нагрев жидкости с ее последующим расширением. После этого она перемещается по змеевику и направляется в радиатор. Здесь теплая вода вытесняет прохладный теплоноситель, нагрев которого осуществляется повторно в змеевике. Наблюдается постоянная циркуляция теплоносителя в системе.

Чтобы этот процесс проходил максимально точно, необходимо подсчитать диаметр и длину элемента, а еще в точности определить угол наклона обратки и подачи. Все эти особенности важно учитывать не столько ради того, чтобы устройство продолжало работать, сколько ради предотвращения гидроудара, последствия которого могут быть неблагоприятными. В то же время у описываемого вида теплообменника есть определенные минусы:

1. Проблемы при обустройстве и проведении расчетов.
2. Контроль температурного режима и показателей давления, носящий постоянный характер.
3. Значительный расход теплоносителя. Он вызван испарением влаги из расширительного бака. Зимой при использовании водяной системы приходится жидкость сливать.
4. Существенное понижение температуры отходящих газов, из-за чего топливо может сгорать не полностью с одновременным снижением тяги.

Для банной печи

В бане использовать тепло от дымохода актуально только для ГВС или приспосабливать отопление воздушное. Воздушный теплообменник будет актуален в первую очередь для прогрева предбанника и раздевалки и других банных помещений, кроме парилки, где и так достаточно тепла от самой каменки.

Контур ГВС актуален для отдельно стоящего здания бани. Достаточно установить небольшую по объему емкость под потолком в соседней к парилке комнате и с помощью теплообменника нагревать воду в нем.

Монтировать контур отопления на основе теплообменника для дымохода, по меньшей мере, не актуально. Он по определению слишком завышен для обеспечения естественной циркуляции, а установка циркуляционного насоса и соответственно захолаживание стенок дымохода скажутся на тяге. Все упирается в повышенную теплоемкость любого, даже самого примитивного контура водяного отопления.

Воздушное устройство

Такая конструкция включает металлический корпус. На нём установлены входные и выходные патрубки. Воздушный теплообменник на дымоход функционирует предельно просто. Холодный воздух идет в патрубке, после чего поступает в отапливаемую комнату из верхней области теплообменника.

Это происходит после его нагрева. Такая особенность обеспечивает большую эффективность устройства для генерации тепла и ощутимую экономию топлива. Сделать теплообменник на дымоход своими руками вполне возможно, имея болгарку и аппарат для сварки. Придется запастись еще и металлическими трубами. Понадобятся:

• металлические листы размером 350×350×1 мм;
• 2 трубы по 50 мм в диаметре и еще одна длиной 2,4 м;
• емкость из металла объемом 20 л.

Сначала на трубу дымохода изготавливают торцевые детали. Для этого вырезают в металлических листах окружности. Диаметр емкости должен совпадать с аналогичным показателем у заглушек. В их середине вырезают отверстия для проведения центральной трубы диаметром 60 мм. По краям наносят разметку и проделывают отверстия для трубы. В общей сложности должно получиться 2 окружности.

Из подготовленной емкости дальше необходимо соорудить корпус теплообменника на трубу дымохода в баню или другое помещение. Для этого отрезают болгаркой дно тары. По центральной линии полученной трубы для выхода дыма делают отверстия с боковых частей корпуса. Сюда направляются патрубки подходящего диаметра и привариваются.

Любой частный дом, дача, банька и иногда даже гараж требуют отопления в зимнее время года. Но перед любым рачительным хозяином встает вопрос, как уменьшить расходы на топливо и эффективнее использовать отопительный прибор. Одно из современных перспективных направлений увеличения КПД – использование тепла горячих отходящих газов.

Я приветствую своего дорогого читателя и предлагаю вашему вниманию статью о том, что такое теплообменник на трубу дымохода и как его изготовить своими руками.

Теплообменник – устройство от передачи тепла от нагретой среды к более холодной. Принцип один, конструкций множество. Теплообменник для дымопровода позволяет отобрать часть энергии отходящих газов и применить ее для обогрева соседнего помещения или нагрева горячей воды.

Устройства для отбора тепла отходящих газов для дымохода можно использовать только в том случае, если труба изготовлена из стали. На современные керамические и сэндвич-конструкции установить теплообменник не получится, так как наружная поверхность утепленной трубы холодная.

Газы, отходящие от современных газовых и пеллетных котлов, негорячие – порядка 200 °С, поэтому получить много тепла от дымохода не получится. От твердотопливных котлов отходят более горячие газы – до 600 °С, и рекуператор позволяет получить довольно значительное количество теплоты для обогрева или нагрева воды.

КПД у этих отопительных приборов небольшой, температура дымовых газов высокая, поэтому немалую часть уходящего тепла можно уловить при помощи теплосъемника.

Применение теплосъемников на дымопровод самодельной буржуйки позволяет улавливать до 30-40% энергии дополнительно.

Современный камин или печь хорошо обогревают дома площадью до 70 м² и даже больше, в отоплении нуждаются только некоторые помещения – ванные или дальние спальни, помещения второго этажа или мансарды, вот для их отопления и можно приспособить тепло от рекуператора для дымохода. Иногда теплообменник для дымохода применяют для подогрева воды.

Принцип работы

Принцип работы теплообменника для дымоходов – рекуперация тепла через теплопроводную стенку. Теплоносители при этом движутся в одном или различных направлениях. В противоточной конструкции теплоносители движутся в противоположных или в перпендикулярных направлениях, в прямоточных – параллельно.

Виды и конструкции

Теплообменники в первую очередь подразделяются по теплоносителю на воздушные и жидкостные (водяные). В принципе, допускается заливать масло и антифриз, но не в самодельных конструкциях, так как антифриз ядовит и дорог, а масло может загореться при возникновении неплотностей.

По конструкции водяные устройства обычно выполняют в виде змеевика или регистра (трубы) с водой (водяная рубашка); воздушные представляют собой колпак с отводом теплого воздуха или широкую вставку в дымоход с вваренными поперечными элементами.

При принятии решения о том, как снять остаточное тепло дымовых газов, следует иметь в виду, что отбор тепла в дымоходе уменьшает тягу, а на прогретые стенки дымохода может выпадать конденсат. Особенно этот недостаток заметен в газовых котлах, у которых температура отходящих газов невелика. Но на недорогих самодельных печах на конденсат можно не обращать внимания.

Водяной

Преимущество воды для рекуперации – она обладает высокой теплоемкостью и более эффективно отбирает теплоту дымовых газов. Но водяные рекуператоры требуют более качественного изготовления – система не может протекать; при ее эксплуатации необходимо следить, чтобы не было перегрева, так как закипевшая вода может разорвать трубопровод.

Если водяные конструкции используют в гараже, мастерской, «даче выходного дня», отдельно стоящей бане – воду придется сливать в зимнее время года, поскольку замерзшая жидкость также может разорвать трубопровод.

Через металлические стенки дымохода нагревается контур с водой, при прогревании вода поднимается вверх, затем в батареи, охлаждается, опускается в батарее вниз, уходит в обратку и подсасывается назад в теплообменник.

Водяные системы используют для отопления с помощью радиаторов или горячего водоснабжения.

Серьезный недостаток – невозможность регулировать температуру нагрева воды, при перегреве ее просто приходится сливать.

Заливать в систему холодную воду при работающем отопительном агрегате нельзя – вода может закипеть, порвать трубы и повредить дымоход, при этом на внутренних стенках дымоходной трубы оседает конденсат.

При намотке (гибке) трубу следует заполнить песком и заглушить с обоих сторон – это позволит избежать дефектов (заломов, складочек, перегибов). Для улучшения прогрева змеевика между витками должно быть небольшое расстояние – до 1 диаметра.

Иногда используют гофру, но это не самый долговечный материал для змеевика (особенно из оцинкованной углеродистой стали).

Регистр – кожух большего диаметра, чем дымоход. Регистр надевается сверху на корпус дымохода и приваривается, торцы завариваются пластинками с вырезанными отверстиями, соответствующими диаметру дымохода.

Воздушный

Этот вариант больше подойдет для локального отопления помещений – одной комнаты, ванной, предбанника. Воздушные конструкции проще собрать. Иногда используют змеевик или регистр, иногда – теплообменник Кузнецова или колпаковый.

В змеевике слишком большое сопротивление стенок трубы, она не должна быть слишком длинной. Из-за этих сложностей его редко используют.

Воздушные рекуператоры меньше охлаждают дымоход, поэтому меньше вероятность выпадения конденсата на его стенках.

Теплообменник Кузнецова представляет собой расширенный цилиндр, поперек которого ввариваются трубы. Цилиндр монтируют в дымоход, по внутренней части идут горячие дымовые газы и нагревают поперечные элементы. Воздух из полостей выходит в помещение и отапливает его или собирается в воздуховод и поступает в соседнее помещение.

Если в небольшом доме отсутствуют системы отопления и есть необходимость протопить комнату на мансарде или втором этаже, используют колпаковый теплообменник.

Вокруг дымохода устраивают цилиндр, открытый снизу, вверху воздух из цилиндра поступают в трубы, идущие на второй этаж.

Иногда вместо цилиндра над печью устанавливают колпак под потолком, в него поднимается нагретый печью воздух и по трубам поступает в помещение второго этажа. Можно установить вентилятор, в таком случае теплым воздухом легче отапливать помещение на одном этаже с печью.

Какой вид лучше

Какой вид лучше, определяется тем, что именно и каким способом необходимо отопить. КПД лучше у водяных рекуператоров – 50-60% (для регистрового параметр выше, для змеевика – ниже). У воздушных устройств КПД ниже.

Недостатки

Основная сложность с теплообменниками для дымохода состоит в отсутствии адекватного регулирования мощности, нет хорошо отработанных способов прекратить нагрев теплоносителя или воды ГВС во время работы печки. Если просто перекрыть контур с водой, то остаток в теплообменнике может закипеть и разорвать дымоход и корпус устройства. Нужно полностью сливать жидкость.

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.

Все сводится к простой идее. Не нужно мириться с потерей тепла, которое уходит в трубу. Но при установке теплообменника стоит учитывать, что он может играть лишь вторичные роли, как в отоплении, так и в горячем водоснабжении, существенно снижая нагрузку на основной источник тепла. При выборе актуальной модели необходимо тщательно подбирать мощность и режимы работы, чтобы не испортить условия эксплуатации самой печи.

Гофра и оловянная труба

Гофра представляет собой экономичный вариант. Берут 3 гофрированные трубы из алюминия и устанавливают вокруг дымохода. Воздух прогревается от стенок последнего. Его можно перенаправлять в любую комнату. Чтобы добиться максимальной теплоотдачи, можно заворачивать трубы в слой фольги.Есть возможность установки своими руками теплосъемника, функционирующего по типу колпаковой печи.

Теплый воздух направляется вверх, после чего медленно опускается. В большинстве случаев металлическая труба греется до такой степени, что прикосновение к ней может привести к ожогам. В указанном случае теплообменник на дымоход для отопления незаменим, так как он снижает вероятность появления таких травм, а также пожаров.

Труба на олове также обустраивается просто. Дымоход оборачивают ею, после чего она начинает нагреваться. Воздух, который циркулирует в такой трубе, становится тёплым. Аргоновой или полуавтоматической сваркой приваривают спираль.

Обустроить хороший теплообменник на дымоход своими руками несложно. Надо запастись качественными инструментами и материалами. Создав такое приспособление самостоятельно, можно сделать жилище тёплым, а также сберечь немало денег.

---