Отопительные устройства, генерирующие тепло за счет сгорания топлива, не в состоянии нормально работать без наличия системы дымоотведения или попросту дымохода. Через дымоходную трубу в атмосферу выводятся токсичные продукты горения, которые являются опасными для здоровья и жизни человека. Однако в дымоход вместе с отработанными газами уноситься довольно большое количество полезного тепла, которое могло бы еще послужить для обогрева помещений. Для того чтобы не допустить утечки драгоценного тепла на дымоход можно установить специальный теплообменник, значительно повышающий КПД теплогенерирующего прибора.
Принцип работы и конструкция
В настоящее время имеются разные варианты теплообменников для дымохода, конструкция и принцип работы которых, в общем похожи. Теплообменник состоит из полого корпуса с входными и выходными патрубками. В кожухе монтируется «тормозной» механизм, предназначающийся для отработанных газов. Как правило, это система установленных на осях клапанов с вырезами. Заслонки могут поворачиваться, создавая при этом зигзагообразный дымоход разной длины. Настройка клапанов дает возможность устанавливать наиболее эффективное соотношение теплообмена и тяги в дымоходе, при этом, не нарушая норм безопасности при эксплуатации. Есть и более простые модели теплообменников, без системы регулируемых клапанов.
Какой материал стоит использовать
Теплообменник для дымохода лучше делать из пищевой нержавейки. Даже при наличии высоких температурах физические параметры этого металла не изменяются, поскольку сварные швы выходят довольно крепкими, а никель при вступлении в реакцию с кислородом создает защитную пленку, устойчивую к кислотам и солям.
Если говорить об использовании цинка, то при нагревании до 200˚C он начинает испарятся, а при 500˚C концентрация испарений в воздухе достигает критически опасной для человека отметки. Но если вы установили на устройство оцинковку, а она при этом не нагревается выше 200˚C, то можно не волноваться. А использовать оцинкованный материал можно, поскольку он усиливает смешение воздуха обтекающего устройство. И хотя такой теплообменник не предусматривается для постоянного отопления помещения, но для того, чтобы быстро прогреть, например, баню или мансарду, это подходящий вариант.
Самостоятельная установка теплообменника выполняется довольно легко и просто. Это устройство можно смонтировать и на обычной буржуйке и потом облицевать кирпичом, как и саму печь. Укладку кирпича можно выполнять и на ребро - устойчивость конструкции от этого не пострадает.
Назначение и особенности
Теплообменник предназначен для забора тепла от циркулирующего в дымоходе нагретого воздуха. Конструкция устройства зависит от диаметра и формы дымоотводящей трубы, материала который был использован для создания теплообменника, мощности теплогенерирующего прибора и теплоносителя.
Теплообменники классифицируют, в зависимости от теплоносителя, на жидкостные и воздушные. Устройства воздушного типа наиболее простые в изготовлении, однако, они обладают не самой большой эффективностью. Такие устройства нуждаются в более качественном материале и исполнении, но более эффективны, чем устройства с воздушным теплоносителем.
Жидкостный теплообменник
Стандартный теплообменник, используемый с жидким теплоносителем, представляет собой металлический змеевик, с высоким коэффициентом теплопроводности непосредственно контрастирующий с внутренней поверхностью дымохода. В целях лучшего теплообмена и безопасности змеевик помещают в металлический корпус и хорошо изолируют изнутри негорючим утеплителем, как правило, базальтовой ватой.
Вся конструкция монтируется на участке дымохода. Через корпус теплообменника выводятся концы змеевика и присоединяются к отопительной системе, в верхней точке которой ставиться расширительный бачок. Для изготовления змеевика лучше всего подходит медная отожженная трубка. К тому же такой теплообменник благодаря высокому коэффициенту теплопроводности будет иметь размеры в 7 раз меньше, чем устройство из стали.
Жидкость нагревается, и, расширяясь, поднимается по змеевику, после чего по трубе самотеком она поступает в радиатор отопления. При попадании в радиатор нагретая жидкость вытесняет холодный теплоноситель, который в змеевике вновь нагревается. Таким образом, осуществляется естественная циркуляция воды по системе. Для создания циркуляции теплоносителя по системе требуется точно рассчитать длину и диаметр змеевика, выдержать углы наклона подачи и обратки, и многое другое. Значимость этих расчетов нельзя недооценивать, поскольку просто неработающее устройство не настолько страшно, чем последствия гидроудара, который может произойти при кипении теплоносителя.
Однако такой вид теплообменника имеет и свои недостатки, а именно:
- сложность проведения расчетов и изготовления;
- постоянный мониторинг температурного режима и давления в системе;
- высокий расход теплоносителя, вызванный испарением жидкости из расширительного бака. А если используется вода, то при неиспользовании системы в зимний период, жидкость требуется сливать;
- значительное снижение температуры отводящихся газов, что может вызвать снижение тяги и неполное сгорание используемого вида топлива.
Однако, несмотря на эти недостатки, такой теплообменник вполне может сделать самостоятельно любой человек умеющий обращаться с инструментом и обладающий как минимум школьными знаниями физики.
Воздушный теплообменник
Подобная конструкция, которая устанавливается на дымоход теплогенерирующего устройства, как правило, состоит из металлического корпуса, в котором смонтировано несколько входных и выходных патрубков. Принцип действия данного вида теплообменника довольно прост.
Снизу, по принципу конвекции, холодный воздух, поступая в патрубки, после нагрева выходит из верхней части теплообменника непосредственно в отапливаемое помещение. Такой принцип действия дает возможность значительно увеличить эффективность теплогенерирующего устройства и в 2-3 раза уменьшить расход топлива.
Самостоятельно изготовить теплообменник на дымоход довольно просто, имея сварочный аппарат, болгарку, металлических труб различного диаметра, желания и умения обращаться с инструментом.
Материал:
- лист металла 350х350х1 мм;
- труба с диаметром в дюйм с четвертью и длиной 2,4 м;
- отрезок трубы с диаметром 50 мм;
- металлическая емкость или 20 л ведро от машинного масла.
Изготовление:
- создать торцевые детали, для чего нужно из листа металла вырезать окружности. Необходимо чтобы диаметр заглушек соответствовал диаметру емкости приготовленной заранее;
- посередине заглушки вырезается отверстие под 60 миллиметровую центральную трубу;
- разметить и вырезать по краям окружности отверстия под трубу в дюйм с четвертью;
- таких окружностей должно быть две;
- трубу диаметром1¼ болгаркой разрезать на 8 равных патрубков длиной примерно по 30 см;
- к центральному отверстию заглушек приварить 300 мм отрезок трубы диаметром 60 мм;
- по окружности приварить 8 отрезков 1¼трубы;
Должна выйти подобная конструкция
- дно емкости срезать при помощи отрезной машинки;
- по центру с боков корпуса сделать отверстие по диаметру дымоходной трубы;
- к боковым отверстиям корпуса необходимо приварить патрубки соответствующего диаметра;
- подготовленный сердечник вставить в корпус и сваркой скрепить его с кожухом. Готовую конструкцию необходимо окрасить термостойкой краской.
Теперь нужно установить теплообменник на трубу дымохода и наслаждаться теплом.
Также вы можете посмотреть на видео весь процесс изготовления теплообменника своими руками.
Труба на олове
Этот вариант теплообменника является довольно практичным и простым. В принципе, дымоход оборачивается металлической или медной трубой, которая постоянно нагревается и перемещаемый по ней воздух быстро становится теплым. Приварить к дымоходу спираль можно пи помощи полуавтоматической или аргоновой сваркой. Также можно закрепить и оловом, заранее обезжирив дымоход ортофосфорной кислотой.
Гофра
Для использования этого малобюджетного варианта необходимо взять три алюминиевых гофрированных трубы и обернуть их вокруг дымоходной трубы на втором этаже или в мансарде. Воздух в гофре будет нагреваться от стенок дымоходной трубы и его можно перенаправить в любое помещение. А для того, чтобы теплоотдача была более эффективной можно обернуть гофрированные трубы пищевой фольгой.
Можно также установить в мансарде на дымоходной трубе специальный теплообменник, работающий по принципу колпаковой печи - нагретый воздух поднимается вверх, а при остывании постепенно опускается вниз. Подобная конструкция имеет существенный плюс - как правило, металлическая труба дымохода нагревается до такой степени, что к ней невозможно даже прикоснуться, и в этом случае теплообменник существенно снижает опасность возникновения пожара или ожогов.
Некоторые мастера дополнительно облицовывают конструкцию сеткой с камнями для сбора и удержания тепла и украшают подставку теплообменника. Мансардное помещение становиться более уютным, теплым и даже может быть использовано в качестве жилья в холодное время года.
Как видим, сделать своими руками эффективный теплообменник на дымоход не так уж и сложно. Достаточно уметь обращаться с инструментом, иметь необходимые материалы и желание. Изготовив теплообменник, вы не только сможете сделать помещение более теплым, но и сэкономить, снизив потребление топлива.
Если вы не любите терять ни в комфорте, ни в деньгах, ни в тепле, то у себя в частном доме, в теплице или на даче, а также в бане вы можете установить специальное приспособление для экономии. Теплообменник на трубу дымохода давно используется экономными потребителями.
Народные умельцы изготавливают данные устройства самостоятельно, чтобы не терять тепло из парной, дома или любого другого здания, где имеется отопительный прибор. Такая конструкция может быть воздушной или водяной. Более подробно о разновидностях вы сможете узнать из статьи, ознакомившись с отзывами и особенностями установки.
Отзывы о теплообменниках из разных материалов
Как утверждают домашние мастера, теплообменник на трубу лучше всего выполнить из пищевой нержавейки. Она еще называется аустенитной. Даже при воздействии высоких температур характеристики материала не будут меняться, сварные швы сохраняют прочность, конструкция не будет покрываться трещинами, тогда как никель, на который будет воздействовать кислород, станет формировать защитную пленку, устойчивую к кислотам и солям. Данный вариант, как утверждают пользователи, является самым долговечным.
Альтернативные решения
Если изготовить теплообменник на трубу дымохода из цинка, то уже при температуре в 200 °С он начнет испаряться, тогда как при 500 °С его концентрация в воздухе станет опасной. Поэтому при использовании теплообменника из оцинкованного профиля его нужно эксплуатировать при температуре не выше 200 °С. Со слов домашних мастеров, установить такую конструкцию можно, ведь она станет выполнять роль конвектора воздуха, последний из которых обтекает теплообменник.
Для постоянного отопления такое устройство не годится, тогда как если время от времени нужно быстро прогреть мансарду, то это - то, что нужно. Перед монтажом такой системы важно подумать об особенностях установки. Осуществить такие работы достаточно просто. Крепление можно произвести на железной печи, даже если ее после предстоит обложить кирпичом. Кладка изделий должна осуществляться на ребро, даже в этом случае конструкция останется устойчивой.
Особенности установки
Система устанавливается на участке дымохода. Через корпус выводятся концы змеевика и укрепляются к отопительной системе. Расширительный бачок при этом располагается в верхней точке. Такой теплообменник на трубу дымохода, отзывы о котором самые положительные, изготавливается из медной отожженной трубки. Такая конструкция имеет высокий коэффициент теплопроводности, а ее размеры в 7 раз меньше по сравнению с устройствами из стали.
Одним из обязательных элементов банной или отопительной систем является печь, которая может служить не только источником тепла в доме, но и подогревать воду для бытовых нужд. В данной статье мы расскажем, зачем нужен теплообменник на трубу дымохода, какие бывают разновидности такой конструкции, а также каким образом его можно установить.
Механизм функционирования
Металлическая печка, размещенная в доме, гараже или бане, в обязательном порядке оснащается дымоходом для вывода угарных газов и организации тяги. Эта труба в процессе протапливания печи может достигать очень высоких температур, порядка 200-500 ℃, что небезопасно для находящихся в помещении людей.
Если установить теплообменник на дымовую трубу, то можно существенно увеличить КПД печи, а также обезопасить себя от прямого контакта с горячей поверхностью. В установленном на дымоходе баке или змеевике теплоносителем будет выступать вода, однако, можно монтировать и воздушный теплообменник на трубу дымохода. Благодаря прямому контакту дымовой трубы с теплоносителем, их температурные показатели уравновешиваются, то есть вода или воздух постепенно нагреваются, а стенки трубы остывают.
По мере повышения температуры воды внутри регистра на трубу, она поднимается вверх, где попадает через специальный штуцер в водяной бак. Посредством входного штуцера, расположенного в нижней части теплообменника, в него попадает холодная вода, замещая теплую. Такая циркуляция продолжается постоянно, при этом вода может нагреться до очень высоких значений.
Воздушный радиатор на трубу дымохода имеет аналогичный принцип работы. Холодный воздух поступает внутрь теплообменника снизу, а после нагревания поднимается вверх и через трубопровод подается в отапливаемые помещения. Кроме того, пластины радиатора также отдают тепло. Воздушный теплообменник оптимален для отопления мансард на даче или предбанников бани, если такие помещения протапливаются лишь время от времени. В них нецелесообразно организовывать водяное отопление, поскольку придется постоянно заливать и сливать воду из системы.
Накопительный бак с водяным контуром
А вот в обычных конструкциях печей, где горячий угарный газ выходит непосредственно в дымоход, температура дыма может подниматься до 500 ℃. В такой ситуации единственный вариант – нержавеющая сталь, ведь оцинковка будет выделять токсины от сильного нагрева.
Инструкция по изготовлению бака
Зачастую в магазинах можно купить теплообменник на трубу отопления с уже сделанным водяным контуром. Останется только монтировать его на новую фабричную печку и можно пользоваться. Однако при желании вы можете сделать теплообменник на трубу дымохода своими руками.
Потребуются такие материалы:
- листы стали и куски трубы из нержавейки разного сечения со стенками, толщиной 1,5-2мм;
- штуцеры на 1" или 3/4", чтобы подключить водяной контур к системе отопления;
- большой бак для воды из оцинковки или нержавейки объемом 50-100 литров;
- гибкие шланги или трубы из меди или стали для горячей воды;
- кран для слива воды из системы.
Работы по сборке теплообменника с баком состоят из таких этапов:
- Разработка чертежа. Исходя из вида печки и диаметра дымовой трубы, определяют габариты бака. В простых металлических печах с прямым дымоходом на выходе газы очень сильно нагреваются, так что теплообменник может быть довольно крупным – около 50 см высотой.
- Внутренний диаметр стенок накопительного бака нужно выбрать так, чтобы он плотно сел на патрубок дымохода. Внешний диаметр бака должен быть больше внутреннего сечения в 1,5-2,5 раза. Такие параметры позволяют быстро нагреть теплоноситель и обеспечить его свободную циркуляцию. Если в печи выходящие газы не очень горячие, то лучше ставить теплообменник на трубу дымохода для отопления меньших размеров, чтобы не скапливался конденсат и была хорошая тяга.
- Сварочным аппаратом нужно скрепить все элементы конструкции, проследив, чтобы швы были герметичными. Штуцеры для циркуляции воды приваривают вверху и внизу бака.
- Водяной котел усаживают на дымовой штуцер очень плотно, дополнительно обрабатывая швы жаростойким герметиком. В верхней части на баке точно так же крепится переходник на утепленную трубу, которую через потолок или стенку выводят наружу.
- Нагревательный контур с теплоносителем подсоединяют к накопительному баку. Входящую трубу с холодной водой через штуцер подводят к баку с наклоном в 1-2 градуса. Труба с горячей водой, подключаемая к емкости через верхний штуцер, имеет наклон в 30 градусов. При этом сам накопитель монтируют выше теплообменника.
- В самом низком месте бака врезают кран для слива воды. В парилке он может быть совмещенным с краном для забора горячей воды.
- Прежде чем растапливать печь, в систему заливают воду, чтобы металлические элементы не перегрелись, а швы не полопались.
- Заполнение водой в теплообменнике может быть как ручным, так и автоматическим. Если производится залив воды вручную, нужно установить на наружной стенке прозрачную трубку, чтобы следить за уровнем воды.
Стоит отметить, что от контура до бака не должно быть более 3 метров расстояния, а диаметр трубы лучше брать не уже 3/4".
Теплообменник в виде змеевика
Если для монтажа предыдущего типа отопления от трубы дымохода требуется умение обращаться со сварочным аппаратом, то конструкция теплообменника в виде змеевика выполняется намного проще. Нужно только обернуть несколько колец гибкой алюминиевой или медной трубки вокруг дымохода. Эти металлы имеют высокий уровень теплопроводности и не разрушаются из-за коррозии.
По диаметру трубка должна быть удобной для подключения к штуцеру накопительного бака. Оптимально для сгибания выбирать трубу сечением не более 28 мм. По длине такой контур не должен превышать 3 метров, чтобы циркуляция воды была правильной. С помощью гибкой подводки можно подключить бак к змеевику.
Как правило, змеевики применяют для нагрева воды, хотя, иногда и для отопления маленьких комнат. Лучше всего себя показывают змеевики, закрепленные на дымовых трубах металлической печи с очень высокой температурой угарных газов.
Способ монтажа змеевика
Монтировать теплообменник-змеевик можно на дымоход банной печки или буржуйки в гараже или сарае. Он будет служить для отопления или для нагрева воды.
Для работы потребуется:
- алюминиевая или медная трубка длиной до 3 м;
- 2 штуцера 3/4" и гибкий шланг для горячей воды;
- котел с поплавковым краном для заполнения водой и клапаном для ее использования;
- кран для слива теплоносителя из системы.
Технология монтажа системы выглядит так:
- Первым шагом производится изгиб трубки, чтобы ее сечение осталось неизменным. Для медных труб менее 28 мм диаметра можно использовать трубогиб, не нагревая их. А вот стальные, алюминиевые и изделия с большим диаметром нуждаются в предварительном прогреве паяльной лампой.
- Для сгиба можно воспользоваться сухим песком, заполнив им трубу и закрыв заглушками с обеих сторон. По образцу производят спиральный сгиб, после чего ссыпают песок и промывают трубу под напором воды.
- В торцевых частях трубки нарезают резьбу для переходников под штуцеры, а затем подключают к системе.
- Полученный змеевик монтируют на дымоход. Если припаять его оловом к трубе, теплоотдача будет лучше. Предварительно производят обезжиривание ортофосфорной кислотой.
- Немного выше змеевика на опору или на стену вешают накопительный бак. Подключают его к теплообменнику гибкой подводкой и устанавливают кран внизу бака.
Отметим, что для безопасного и долговременного использования змеевика для отопления, нужна установка насоса, обеспечивающего циркуляцию воды в системе и препятствующего перегреву.
Регистр воздушного типа
Существуют специальные конструкции печей с теплообменниками воздушного типа, которыми обогревают не только гаражи, но и большие теплицы или прочие постройки.
Теплообменник из гофра
Гофрированные канализационные трубы могут с успехом быть использованы для организации теплообменника. Их накручивают вокруг неутепленного отрезка дымовой трубы, чтобы воздух, находящийся внутри них, быстрее нагрелся и распространился в соседние помещения. А если обернуть такую трубу и дымоход фольгированным материалом, то прогрев будет происходить быстрее.
Оптимально использовать гофру для буржуйки, установленной в гараже (прочитайте также: " "). Выведя отверстия воздуховодов пониже к полу, можно добиться равномерного распределения теплого воздуха во всем гараже и создать вполне комфортные условия.
Колпаковый теплообменник
Если нужно организовать отопление второго этажа и мансарды дома, то удобно использовать теплообменник в виде колпака. Он позволяет задержать теплый воздух, который скапливается возле потолка, внутри комнаты. Постепенно остывая, воздух будет опускаться вниз, и обогревать комнату остаточным теплом.
Изготовить такой колпак можно из огнеупорного гипсокартона, листа оцинковки или другого материала, после чего вывести воздуховоды к месту назначения. Для красоты колпак можно обложить искусственными камнями, которые будут нагреваться и постепенно отдавать тепло.
Негативные моменты
Наряду с пользой теплообменника на дымоходе, стоит отметить и ряд негативных факторов. Во-первых, из-за такой конструкции температура выходящих газов существенно снижается. Это может провоцировать излишнее накапливание сажи, образование конденсата и ухудшение тяги.
Немаловажный момент обустройства такой системы отопления – это просчитать, какой объем воды нужен для ее полноценного функционирования. Если ее будет мало, система может перегреться, вода в ней закипит, и трубы могут разорваться. Кроме того, важно обеспечить герметичность швов.
В любом случае, обустройство теплообменника позволяет увеличить эффективность любой печи. В целях безопасности, как минимум, дважды в год следует проводить визуальную диагностику системы и ее обслуживание – чистку сажи, замену дефектных элементов и так далее. Тогда можно будет с уверенностью использовать теплообменник для отопления дома и нагрева воды в бане.
Печи на твердом или жидком топливе дают большое количество тепла, однако немало его уходит беспрепятственно в трубу. Не потерять полезную энергию и перестать отапливать улицу поможет теплообменник на трубу дымохода. Простое и компактное устройство способно повысить теплоотдачу фактически на треть, не снижая характеристик самой печи, однако следует учесть целый ряд факторов, таких как поддержание нормальной тяги и возможность чистки дымохода, чтобы не попасть впросак с теплообменником.
Принцип работы
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. Так если снизить температуру газов с 600°С до 400°С, то в зависимости от качества теплообменника и объема протекающих газов мощность нагрева может достигать нескольких киловатт.
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. Это неизбежно приводит к конденсации влаги из отработанных газов на стенках дымохода, и, как следствие, происходит быстрое заполнение канала гарью и золой. Чтобы справиться с этим, необходимо снизить скорость теплообмена и разницу температур.
Воздушный теплообменник 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:
- Водяной контур должен снабжаться отдельным теплоаккумулирующим баком, исключая подачу холодной воды непосредственно на теплообменник.
- Конструкция теплообменника должна быть легкосъемной, для чистки и обслуживания.
- 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.
Для отопления
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.
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.
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.
Русский человек не любит терять ни в чем: ни в деньгах, ни в комфорте, ни в тепле. А потому и на дачах, и в частных домах, и в теплицах, и в банях нередко можно увидеть у соседей достаточно интересные приспособления «ради экономии». И точно также не обошли стороной народные умельцы совсем не лишнее тепло, которое бездарно порой уходит из парной, установив теплообменник на дымоход, а не на печь или стену. И действительно, так получается очень выгодно: зачем забирать ценное тепло от печи, если мы порой не знаем, как хоть немного остудить раскаленную дымоходную трубу? А вот водяной или воздушный теплообменник на дымоход – отличное решение!
Из какого металла лучше делать теплообменник?
Сам обменник на трубу ставить лучше из пищевой нержавеющей стали. Ее еще называют аустенитной. Даже при высоких температурах ее характеристики не меняются – ведь сварные швы у нее прочные и не подвержены образованию трещин, а никель в реакции с кислородом на поверхности образуют специальную защитную пленку, которая устойчива к солям и кислотам. Это – самый долговечный вариант.
Что касается цинка, то уже при температуре 200°С он начнет испаряться, а при 500°С – его концентрация в воздухе достигнет опасного значения. Поэтому, если вы навесили на теплообменник оцинкованный профиль, но он не нагревается больше 200°С – можете не беспокоиться. А поставить его можно – такой профиль хорошо служит для усиления конвекции воздуха, который обтекает теплообменник. Конечно, для постоянного отопления дома такой теплообменник не годится, а вот для быстрого прогрева мансарды, например, это то, что надо! Т.е. вы приехали с друзьями в баню, начали растапливать печь, а в мансарде или комнате отдыха за каких-то полчаса уже тепло. И не нужно думать ни про котел, ни про вторую печь.
Установить теплообменник на дымоход своими руками – достаточно просто. Его можно прикрепить и на обычной железной печи, и даже потом обложить кирпичом, как и печь. Класть сам кирпич разрешается и на ребро – конструкция все равно будет устойчивой.
Например, вот как можно сделать теплообменник на печку-буржуйку:
Варианты подключения конструкций
Теплообменник на дымоходе может работать в двух основных режимах. И в каждом из них – свой процесс теплоотдачи от дыма к внутренней трубе теплообменника.
Итак, в первом режиме мы подключаем к теплообменнику выносной бак с холодной водой. Тогда на внутренней трубе происходит конденсация воды, отчего сам теплообменник нагревается исключительно за счет тепла конденсации водяных паров дымовых газов. В этом случае температура на стенке трубы будет не более 100°С. И вода в баке греться будет долго.
Во втором режиме конденсация паров воды на внутренней стенке теплообменника не происходит. Здесь тепловой поток через трубу идет более существенно, и вода греется быстро. Чтобы более полно понять этот процесс, проведите такой эксперимент: поставьте кастрюлю с холодной водой на газовую горелку. Будет хорошо видно, как на стенках кастрюли появится конденсат, и он станет капать на плиту. И не смотря на пламя 100°С, это состояние будет идти долго, пока сама вода в кастрюле не разогреется. Поэтому, если вы используете теплообменник на трубе как регистр для нагрева воды, то отдавайте предпочтение небольшим его конструкциям с толстыми стенками внутренней трубы – так конденсата будет намного меньше.
Труба на олове – просто и долговечно!
Данный вариант - это просто, практично и удобно. По сути, здесь дымоход попросту обвивает металлическая или медная труба, она постоянно нагревается, и перегоняемый через нее воздух быстро становится теплым.
Приварить спираль к вашему дымоходу вы можете аргоновой горелкой либо полуавтоматической сваркой. Припаять можно и оловом – если только заранее обезжирить его ортофосфорной кислотой. Держаться на нем теплообменник будет особенно крепко – ведь как раз самовары и паяны оловом, и служат действительно долго.
Гофра – дешево и сердито
Это – самый простой и малобюджетный вариант. Берем три алюминиевые гофры и оборачиваем их вокруг дымохода в мансарде или втором этаже. В трубах от стенок дымохода воздух будет греться, и его можно будет перенаправить в любое другое помещение. Даже достаточно большая комната будет нагрета до жары, пока вы будете топить печь для парной. А чтобы теплосъем был более продуктивен, обмотайте спирали из гофры обычной пищевой фольгой.
Теплоообменник-колпак – для прогрева мансарды
Также на участке дымохода в мансардном помещении можно поставить теплообменник, который работал бы по принципу колпаковой печи – это когда горячий воздух поднимается вверх, а остывая – медленно вниз. У такой конструкции есть свой огромный плюс – обычный металлический дымоход на втором этаже обычно раскаляется так, что к нему нельзя прикоснуться, и такой теплообменник значительно уменьшит опасность пожара или случайных ожогов.
Некоторые умельцы такие теплообменники еще обкладывают сеткой с камнями для аккумуляции тепла и декорируют подставку теплообменника. Мансарда в таком случае получается еще более уютной и вполне может использоваться как жилая. Ведь исходя из практики, температура трубы банной печи не превышает 160-170 °С, если на ней находится теплообменник. И самая высокая температура уже будет находиться только в районе шибера. Тепло и безопасно!
