Печь для бани с баком для воды, дровяная банная печь своими руками

Банная печь с теплообменником

Приятно посетить благоустроенную баню, в которой не только качественно сложена каменка, обеспечивающая легкий пар, но и грамотно продуманы системы отопления и водоснабжения. Если в печи установлен теплообменник, то в моечной всегда будет теплая вода, а при условии подключенного к теплообменнику радиатора, даже в зимнюю стужу в бане будет максимально тепло и комфортно.

Конструктивно теплообменник может представлять собой змеевик либо бак с максимальным объемом 5 литров и двумя патрубками для подключения водяного бака/радиатора.

По способу крепления теплообменники делятся на два типа:

• внутренние. Такие изделия закрепляются на одной из боковых стенок печи либо монтируются на ее дне. Также возможет вариант установки водяной рубашки, которая буквально опоясывает топливную камеру с внутренней ее стороны либо размещена в пространстве между кожухом печи и стенками топливника;

  

  Теплообменник для печи

• внешние. Теплообменники этого типа фиксируются на дымовой трубе или прикрепляются к стенке печи.

  

  Внешний теплообменник на трубе

На заметку! Ни один тип рассматриваемых конструкций не имеет прямого контакта с открытым пламенем в печи.

Лучшими показателями теплосбережения отличаются теплообменники внутреннего типа. Вода в них будет нагреваться, пока полностью не остынет печь до последнего ее кирпича или камня.

Самый быстрый нагрев воды обеспечивают внутренние теплообменники и наружные, устанавливаемые на печную трубу. При этом первые изделия нередко предполагают необходимость внесения конструктивных изменений/дополнений в банную печь, а вторые нельзя назвать украшением помещения парной (широкий бак не лучшим образом вписывается в интерьер).

Пример внутреннего теплообменника из стали в кирпичной печи

Если сравнивать изделия по легкости монтажа, то пальму первенства занимают теплообменники, которые навешиваются на внешние стенки печи. Такие изделия отличаются продолжительным сроком службы, не портят внешнего вида печи, однако вода в них нагревается дольше, а остывает значительно быстрее.

Обратите внимание! Теплообменник можно приобрести отдельно, изготовить его самостоятельно, а также есть вариант покупки банной печи со встроенным водяным контуром.

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.

Объем теплообменника выбирают, исходя из объема самой печи, а также учитывая ее мощность.

При выборе теплообменника и прочих комплектующих, руководствуются следующими правилами:

• теплообменник отбирает тепло у банной печи. Слишком большой несоразмерный с печью теплообменник способен нерационально снизить эффективность последней, что приведет к увеличенному расходу топлива и ухудшению микроклимата в парной. Поэтому теплообменник не должен отбирать более 10% тепловой энергии у печи;

  

  Пример установки теплообменника в печь

• теплообменник и выносной бак (и/или радиаторы) соединяются трубами. На практике доказано, что при условии отсутствия гидравлического насоса, общая протяженность трубопроводов или гибкой подводки не должна превышать трех метров. Причем трубы должны быть смонтированы с уклоном для обеспечения самотечности теплоносителя в замкнутом контуре (от печи к баку 250 градусов, на обратке уклон в сторону печи gt;30 градусов).
  Врезка в контур насоса позволяет скорректировать это правило, а именно увеличить длину трубопроводов и уменьшить их уклон;
• важно, чтобы вода в системе не закипала, нагревалась не слишком быстро и не очень медленно. Если использовать бак малого объема, то вода в системе закипит менее чем через два часа, наполнив помещение парной перенасыщенным паром, ухудшив оздоровительные характеристики банных процедур. В случае установки теплообменника слишком большого объема, вода в системе не закипит, но и нагреется не скоро, а значит, принять душ будет проблематично. Оптимальное время нагрева воды – 2 часа с момента розжига печи.

Теплообменник для печи

Теперь о площади теплообменника. Теплообменник должен обладать запасом мощности, чтобы после прекращения растопки печи, тепловой энергии хватало на поддержание температуры воды в системе. Естественно, что в процессе остывания, мощность банной печи падает очень быстро, это обуславливает необходимость запаса мощности теплообменника.

Рассмотрим пример. Для начала потребуется узнать, сколько киловатт энергии требуется на обогрев вашей бани. Предположим, что этот показатель составит 5-6 кВт. Тогда, с учетом запаса, следует выбрать теплообменник площадью 1 квадратный метр, обеспечивающий мощность до 10 кВт.

1 кв. м = 10 кВт – 3…4 кВт.

Таким образом можно поддерживать желаемую температуру в бане, единожды или дважды растапливая печь.

Совет по изготовлению теплообменника

Изготовить теплообменник можно из листовой стали, труб, согнутых в виде змеевика или подковы, старого чугунного радиатора и даже полотенцесушителя.

Теплообменник из листовой стали

В случае использования листовой стали (толщина более 2,5 мм), производится раскрой, предварительное «прихватывание» соединяемых элементов сваркой, проверка геометричности, а затем окончательная сварка. Бачок можно изготовить как прямоугольным, так и цилиндрическим, в последнем случае понадобится станок для гибки металла.

Пример теплообменника для кирпичной банной печи

Теплообменник для печи из кирпича

Не стоит использовать оцинкованную сталь, т.к. при температуре выше 200 градусов цинк начинает испаряться.

К теплообменнику сверху и снизу привариваются патрубки для подключения труб циркуляции теплоносителя. Желательно, чтобы патрубки имели на свободных своих концах резьбу, это упростит монтаж.

В кирпичной печи может быть использован теплообменник в виде регистра. Его изготавливают из медных или стальных труб, собирая их в единый «скелет», по которому будет циркулировать вода.

Теплообменник — регистр

Задумываясь о способе нагреве воды для банных процедур, устанавливать бойлер совсем необязательно. С этой задачей отлично справится теплообменник.

Банная печь, оснащенная теплообменником, выполняет одновременно несколько функций. Помимо своего прямого назначения, печь с теплообменником успешно нагревает воду для душевой. А если конструкция выполнена в форме выносного бака, расположенного в смежной комнате, то устройство одновременно отапливает помещение. Существует 3 варианта устройства теплообменника:

• Внутренний. В этом случае банная печь оснащена змеевиком, расположенном на дне или сбоку.
• Внешний. Выполнен в форме прямоугольного бака, прогрев жидкости осуществляется непосредственно через стенку банной печи.
• Наружный. Представляет собой герметичную емкость, опоясывающую трубу дымохода.

Замечание! Существуют модели печи, где внутри вместо змеевика установлен бак для воды, выполненный из нержавеющей стали. Принцип их функционирования аналогичен.

Принцип действия всех теплообменников, предназначенных для банной печи, идентичен – за счет соприкосновения с раскаленной поверхностью дымохода или топки они нагревают воду для емкостей больших объемов, основываясь на принципе конвекции. Их эксплуатация допускает установку водяного бака в смежной с парной комнате.

Независимо от конструкции все теплообменники наполнены жидкостью. С учетом назначения устройства, это может быть обыкновенная вода или антифриз. Поступает жидкость из сообщающейся емкости (накопительного бака или системы отопления). Соединение производится двумя штуцерами сверху и снизу. Вся схема устройства теплообменника не отличается сложностью: она основывается на естественной циркуляции подогреваемой жидкости или за счет подключения электрического насоса.

Профессиональные печники рекомендуют остановить выбор на открытой системе нагрева воды, без применения давления. Также следует учесть влияние протяженности труб на эффективность функционирования всей системы. Оптимальной считается длина, не превышающая трех метров. Этого вполне хватает, чтобы вынести емкость с нагретой водой в соседнюю комнату.

Имеет значение и толщина трубы. Для работы без участия электрического насоса необходимо, чтобы диаметр превышал один дюйм. Иначе банная печь, оснащенная теплообменником, не справится самостоятельно с перегонкой жидкости.

Достичь максимальной производительности системы позволит грамотное размещение всех ее элементов. Ключевым моментом является крепление накопительной емкости – она фиксируется выше уровня теплообменника. Конструкция соединяется между собой двумя трубами. Их монтаж производится с соблюдением определенных правил:

• Горячая вода подается в большой бак по трубе, установленной с наклоном 30о к горизонтальному уровню.
• Труба для подачи в теплообменник холодной воды расположена ниже, угол наклона не превышает 2о.
• Водяной бак оборудуется краном для забора горячей воды.
• Кран для слива воды устанавливается на нижней трубе.

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

Выкладываем печь из кирпича

Если вы обладаете кое-каким практическим опытом в строительстве кирпичных печей, попробуйте сложить капитальную банную печку своими руками. Предлагаем вариант печи-каменки габаритами 102 х 129 см, оборудованной баком на 170 литров и рассчитанной на обогрев бани площадью 12 м².

Чтобы возвести печку, показанную на чертеже, заготовьте комплект материалов:

• полнотелый глиняный кирпич (красный) – 580 шт.;
• шамотный камень марки ША-8 – 80 шт.;
• колосники чугунные размером 30 х 25 см – 2 решетки;
• дверца основная для загрузки дров – 210 х 250 мм;
• дверка зольной камеры – 14 х 25 см;
• заслонка дымовая – 320 х 450 мм;
• дверца каменки – 51 х 42 см;
• труба стальная диаметром 57 х 4 мм – 6.3 м;
• железная полоса сечением 40 х 5 мм – 2 м;
• то же, размером 80 х 10 мм – 2.5 м;
• базальтовый картон, рубероид.

Также перед строительством нужно сварить бак–котел габаритами 102 х 77 х 25 см из листовой стали марки Ст20 толщиной не менее 3 мм. Технологию устройства железобетонного фундамента, приготовления раствора и печной кладки мы излагать не станем – она подробно описывается в инструкции по возведению камина.

Перейдем к постройке печи согласно представленным порядовкам:

1. Нулевой и первый ряды укладываются в сплошную. Ярусы 2 и 3 формируют зольник, устанавливается поддувальная дверца.
2. Ряд №4, перекрывающий дверку, — это дно топливной камеры, частично выкладываемое огнеупорными камнями с зазором 5 мм от красных кирпичей. Делается подрезка, вставляется колосниковая решетка и загрузочная дверца.
3. При укладке ярусов 5—9 строятся стенки топливника. На 10-м ряду готовятся ячейки под трубы, порезанные на заготовки длиной 1050 мм. Эти детали укладываются в гнезда и уплотняются базальтовым картоном, устанавливается емкость для воды.
4. С 11-го по 20-й ярус возводятся стенки печи вокруг бака. На 20-м ряду торец котла перекрывается двумя стальными полосами L = 35 см.
5. На 21-м ряду устанавливается дверь каменки, продолжается кладка наружных стенок по схеме вплоть до 26-го яруса. Сверху дверцы кладем 2 полоски длиной 650 мм.
6. На 27-м ряду начинает формироваться перекрытие печки. Делаются вырезы под укладку больших полос длиной 120 см. Кирпичи 28-го яруса перекрывают полость каменки, остается дымоходный проем.
7. Задвижка газохода ставится на 28-м ряду, ярусы 29—32 окончательно формируют печной свод и переход к дымовой трубе.

 Делаем стальную печку-каменку

Устройство банной самодельной печи со встроенной каменкой и водяным баком показано на чертеже. Конструкция довольно проста – корпус теплогенератора, сделанный из железной трубы, разделен на 4 отсека – зольную камеру, топку, каменку и емкость нагрева воды. Внизу топливника установлены колосники, между остальными секциями – металлические перегородки, пересекаемые дымоходом.

На изготовление отопителя пойдут такие материалы:

• труба диаметром 400—500 мм;
• листовой металл толщиной 3 и 5 мм на перегородки;
• арматура либо уголки на колосниковую решетку;
• труба Ø10—15 см на дымоотвод.

Порядок сборки теплогенератора с интегрированным баком:

1. Выровняйте торцы трубы болгаркой, вырежьте проемы под загрузочные люки и дверки. Обработайте острые края.
2. Вырезанные куски металла пустите на дверцы – зачистите края, приварите ручки и петли.
3. Изготовьте круглые перегородки с отверстиями под газоход. Свод топки делайте из толстой стали 5 мм, остальные крышки – из листов 3 мм.
4. Колосники сварите из арматуры Ø12—18 мм либо уголков №4—4.5.
5. Смонтируйте все заготовки согласно чертежу. Сварочные швы зачистите и проверьте на проницаемость с помощью керосина.

Принципы и правила расчета площади теплообменника

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.

То есть сам по себе расчет достаточно сложен. Но при любом раскладе ближе к концу топки мощность стремительно снижается до 10 раз. А потому рабочую площадь  теплообменника нужно брать со значительным запасом. И тогда на выходе вы получите систему, готовую поддерживать требуемую температуру во всех отделениях бани.

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.

Разумеется, общую длину  труб постараемся минимизировать. Это требование обусловлено внушительным количеством тепловой энергии, вырабатываемой при нагреве печи, и необходимостью в кратчайший срок передать ее теплоносителю. На входной и выходной трубах выполняется резьба для последующего монтажа устройства к общей системе.

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.

Использование синтетических составов в данном варианте нежелательно, так как все они обладают низкой теплопроводностью, что отрицательно скажется на производительности всей системы. Оптимальным решением являются стальные и медные трубы с внутренним напылением различных металлов, значительно повышающих их долговечность.

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.

---