Бак для печи в баню с теплообменником

Печь для бани с теплообменником — особенности, разновидности, советы и рекомендации

Для нормального проведения банных процедур требуется горячая вода. Как правило, ее готовят с помощью печи, для чего используют разные конструкционные варианты нагревателей.

Традиционный вариант — установка бака с водой над топкой (или сбоку от нее), что позволяет получить от сжигания топлива дополнительную пользу. Однако такой нагрев создает немало проблем — большое количество воды требует значительного расхода тепловой энергии. Приходится увеличивать количество топлива, на подготовку бани требуется больше времени.

Важно! Для решения этих проблем используют другой способ нагрева — с помощью теплообменника. Он позволяет решить все проблемы, обеспечивая баню необходимым количеством горячей воды в тех же объемах. Рассмотрим этот вариант внимательнее.

Что такое теплообменник

Принцип работы теплообменника заключается в передаче тепловой энергии от нагретого предмета к более холодному. Для бани возможны разные конструкции, но принцип их действия всегда один — в печи нагревается некоторое (небольшое) количество воды, которое проходит цикл естественной циркуляции — горячая вода поднимается вверх, отдает тепло и снова возвращается в участок петли, расположенный внутри (или снаружи) печи.

Трубопровод входит в емкость большего размера, где находится холодная вода. Отдавая тепловую энергию, циркулирующая жидкость нагревает воду и подготавливает ее для использования в ходе банных процедур.

В сети есть источники, утверждающие, что обычный бак с водой также является теплообменником. Однако он не может входить в группу подобных устройств по определению — прямой нагрев воды в емкости не является процессом теплообмена в том смысле, что источником тепла является посторонний процесс.

Использование теплообменника дает немалый эффект не только в отношении экономии топлива, но и в плане долговечности. Большой бак с водой способен служить сравнительно недолго — постоянный контакт с пламенем быстро старит металл и выводит емкость из строя.

Теплообменник можно установить так, чтобы его рабочая часть не находилась непосредственно в зоне пламени. Это позволяет увеличить срок службы приспособления.

Разновидности, подходящие для банной печи

Все теплообменники в первую очередь делятся на две основные группы:

• внутренние, или встроенные. Располагаются над топкой или сбоку от нее, рядом с каменкой. Требуют большого расхода топлива из-за необходимости одновременного нагрева камней и воды;
• внешние (самоварного типа). Размещаются на первой секции дымовой трубы (металлической). Это самый удачный и экономный вариант конструкции, так как нижний сегмент дымохода нагревается весьма сильно, но это тепло используется неэффективно.

Кроме этого, теплообменники различаются по типу контактного элемента. Здесь могут быть разные варианты:

• змеевик, установленный в емкости с водой и подключенный к подобному элементу в корпусе печи;
• конструкция типа «труба в трубе», где по внутренней трубе протекает горячая вода из печи, а по внешней — вода для бани;
• проточный экономайзер, установленный на дымоход.

Существуют также комбинированные модели теплообменников, одновременно работающие в двух или трех вариантах конструкции. Поскольку они не мешают друг другу, а нагревать приходится сравнительно небольших объемы воды, комбинированные теплообменники позволяют получить максимальную эффективность работы.

Кроме этого, есть теплообменники открытого типа. Они обладают несколько упрощенной конструкцией — в корпус печи встраивают небольшой резервуар (не более 5 л), из которого выводятся два патрубка. Горячая вода выводится из бака и поступает напрямую во внешнюю емкость (в нижнюю ее часть, где вода более холодная и нуждается в подогреве). Второй патрубок подключают к верхней части, откуда вода выводится обратно в бачок, встроенный в корпус печи.

Достоинства и недостатки

Достоинств печей с теплообменником:

• экономия топлива за счет небольшого количества нагреваемой воды;
• отсутствие закипания воды из-за непрерывной естественной циркуляции;
• возможность использования горячей воды не только для проведения банных процедур, но и для подачи теплоносителя в радиаторную систему обогрева;
• изменяя количество воды во внешней емкости, можно увеличивать или уменьшать интенсивность нагрева;
• отсутствие смешивания с горячей водой из емкости, что позволяет использовать во внутренней петле не чистую воду, а теплоноситель (только у закрытых конструкций). Это улучшает режим нагрева и помогает защитить внутреннюю поверхность труб от коррозии или зарастание окислами.

• на подготовку воды нужно некоторое время;
• монтаж теплообменника приходится делать либо одновременно с постройкой печи, либо в процессе установки дымохода;
• выполнить тонкую регулировку режима нагрева довольно сложно — нет достаточно точных органов управления.

Источник

Встроенный теплообменник открытого типа для банной печи

Отправим материал на почту

Чаще всего парную баню возводят на отдельном от дома фундаменте, и это получается другая постройка. Чтобы подвести туда горячую воду из бойлера, который находится в ванной, расположенной внутри дома, придется прокладывать трубопровод по воздуху или по траншее, но для горячей воды это прям плохо. Но есть очень простой выход из такой ситуации – достаточно установить теплообменник на трубу дымохода в баню, и горячая вода для мытья всегда будет к вашим услугам.

Теплообменник для бани

Попробуем разобраться в назначении теплообменника на банную печь. Это нехитрое устройство позволяет постоянно иметь в наличии горячую воду в том случае, когда топится печь. Как правило, такая емкость имеет не особо большой размер, поэтому очень быстро нагревается, что полностью обеспечивает потребности одного или маленькой группы парильщиков. Сам бак может находиться прямо в парилке, недалеко от печи, либо его выводят в моечное отделение, но на скорость нагрева воды это практически не влияет.

Виды емкостей

На чертеже, показанном выше, вы видите эллипсоидную модель емкости для горячей воды, где нагрев происходит за счет дыма от дров или угля, которыми отапливается банная печь. Такой вариант очень популярен в силу своей удобной формы – его очень легко навесить на стену, если к баку приварить крепежные кронштейны, как у электрического бойлера.

Диаметр трубы должен соответствовать диаметру дымохода, чтобы их можно было плотно стыковать, и при этом угарный газ не просачивался в помещение. Размеры самой емкости могут быть произвольными, но придется учитывать одну простую закономерность – чем больше воды вмещается в посудину, тем дольше она греется.

Цилиндрические емкости, как правило, имеют небольшие размеры, и их устанавливают непосредственно на вертикальную дымоотводную трубу стартового дымохода. Понятно, что вся масса воды, закачанной в теплообменник, в данном случае будет оказывать давление на дымоотводную конструкцию печи, поэтому здесь очень важно, чтобы упор имел хорошее основание. Топочное отделение в печах-каменках, как правило, делают из толстой листовой стали, поэтому газоотводная труба просто вваривается в ее верхнюю часть. Такие теплообменники обычно не делают объемом более 20-30 литров, чтобы не создавать чрезмерного давления на топку. Тем не менее, вода нагревается очень быстро и её достаточно для нескольких человек.

Видео описание

Пять преимуществ встроенного теплообменника банной печи перед универсальным.

Конструкции открытого типа по сравнению с вмонтированными в печную топку емкостями удобны тем, что их при необходимости можно снять и почистить от накипи, которая постепенно (по ере накопления) снижает КПД от теплоотдачи горячих газов, проходящих через дымоотводную трубу. Еще одним преимуществом открытого теплообменника можно назвать тот факт, что его можно повесить на любой высоте вне зависимости от высоты печи или даже перенести с парилки в моечное отделение. Для теплообменника любой конструкции важно учитывать, что при горящей топке в емкости обязательно должна быть вода – так он прослужит гораздо дольше.

Принцип работы открытого теплообменника

Ранее привычная схема подключения теплообменника в бане была следующей: внутри топки или на патрубок дымохода монтировали теплообменный контур в виде змеевика, чтобы как можно больше жидкости вступало в контакт с открытым пламенем или горячим дымоходом. Для этой цели использовали медную или стальную трубу, а иногда сваривали бачок из нержавеющей стали. Вода в такой теплообменник поступала из наружного бака самотеком, и устанавливали его, как правило, неподалеку от печи. Из-за низкой скорости циркуляции жидкость успевала прогреваться до 85-90°C, но этого вполне хватало.

Принцип устройства современных теплообменников остался очень похожим, так как основным источником теплокалорий по-прежнему остается печь. Но все остальное изменилось: емкость с водой находится снаружи, и жидкость греется за счет горячих газов, которые выбрасываются в атмосферу. У такой системы есть определенные преимущества. Во-первых, тепловая энергия топки не расходуется на подогрев – это, вместо топки, делает стальная дымоотводная труба. Во-вторых, если бак для горячей воды установить в моечном отделении, то он будет дополнительно обогреваться от температуры воздуха в помещении.

Закачка воды в предварительную емкость перед теплообменником может производиться либо вручную, либо придется подвести холодный трубопровод из дома и открывать его по необходимости. В то время, когда вы решили протопить баню, водный поток можно регулировать запорной арматурой, если установить кран на месте подачи у входа в емкость. Кроме того, на теплообменнике на всякий случай нужно установить подрывной клапан, так как если долго не использовать постоянно подогреваемую жидкость – она закипит. Еще нужно приспособить маленькую емкость в качестве расширительного бака, к которому будет подключен душ.

Но это еще не все возможности подключения такой системы — банная печь с теплообменником может составлять единое целое. То есть, емкость приваривается сбоку топки, но, желательно, чтобы это было снаружи – так будут меньше проблем с техобслуживанием (время от времени нужно удалять накипь). Впрочем, если приспособить крышку с доступом к внутренним стенкам емкости, то очистка теплообменника не станет проблемой. Эту конструкцию придется продумывать самостоятельно, ориентируясь на расположение парилки и её общую площадь. Иногда в качестве водогрейного котла вверху топочного отделения монтируют чугунный радиатор и это тоже неплохо, только это временное решение – в нем невозможно очистить накипь.

Примечание: стальные внутренние или внешние теплообменники не являются накопительной емкостью для горячей воды, поэтому вам все равно придется варить или приобретать готовый бак – он одновременно послужит в качестве расширительного резервуара.

По сути, мы здесь рассмотрели два способа нагрева воды в емкостях – самоварный (от дымоотводной трубы) и прямой (от топки банной печи). Какой из них лучше выбрать – смотрите сами, а ниже сможете узнать о некоторых подробностях монтажа.

Какие материалы можно использовать

Водогрейный бак, который одновременно будет выполнять функции теплообменника (это, как правило, емкости самоварного типа), изготавливаются из стали разных марок. Лучше всего, конечно, если это будет нержавеющая или оцинкованная листовая сталь толщиной 1,5-2 мм. Конечно, емкость можно сварить из обычного металла, но вариант с оцинковкой и нержавейкой предусматривает меньшее количество накипи при нагреве воды, точнее, образование накипи никуда не денется, но её гораздо легче удалять при профилактическом обслуживании. У кого есть дома листы из алюминиевых или медных сплавов могут использовать их, но тогда емкость получится слишком дорогостоящей и варить её сложнее, нежели сталь.

Монтаж теплообменника самоварного типа

Давайте попробуем разобраться, как смонтировать теплообменника самоварного типа в своей парилке на дымоотвод банной печи. Возьмем стандартные материалы с общепринятыми размерами, а также обойдемся стандартными инструментами.

Материалы и инструменты

Вам понадобится мало материалов, но больше инструментов:

• оцинкованная или нержавеющая труба Ø 100 мм;
• листовая сталь оцинкованная 2000x1000x1,5 мм;
• два резьбовых штуцера из оцинковки или нержавейки на холодную и горячую воду;
• сварка электро или другая, какую сможете найти;
• болгарка с отрезным диском по металлу:
• электрическая или аккумуляторная дрель (шуруповерт);
• корончатая фреза с алмазным напылением Ø 100 мм;
• ступенчатое сверло;
• ученический циркуль, а еще лучше готовальня;
• тиски слесарные;
• слесарный угольник, рулетка;
• полукруглый напильник по металлу, наждачная бумага для шлифовки кромок;
• маркер, но лучше чертилка.

Примечание: выбирать материал для сварки теплообменника (оцинковка или нержавейка) можете самостоятельно, но оптимальная толщина листа и стенок трубы 1,5-2 мм.

Раскрой листа

Будем исходить из того, что у нас лист оцинкованной стали 2000x1000x1,5-2,0 мм и раскроим его так, чтобы этого материала было достаточно для сваривания емкости теплообменника. Бак получится цилиндрической формы длиной 8000 мм и диаметром 4000 мм. Сначала разрезаете лист поперек так, чтобы одна часть получилась 1256×1000 мм — это для цилиндра Ø 400 мм. Если хотите использовать другой диаметр, то для вычисления длины окружности воспользуйтесь формулой С=2πR (по радиусу) или С=πD. От фрагмента 1256×1000 мм отрежьте еще часть, чтобы у вас осталась заготовка 1256×800 мм.

У вас ещё остается часть отрезанного листа 743×1000 мм (1 мм съедается на ширине реза). Теперь возьмите ученический циркуль и начертите на этой заготовке две окружности по 400 мм в диаметре. Если у вас есть дома готовальня, то это еще лучше, так как там вместо грифеля мощно вставить иглу и, тем более, изогнуть чертящую ножку так, чтобы она оказалась под прямым углом относительно поверхности. Когда расчертите окружности, оставьте крестики в центре каждой из них – это можно сделать иглой на ножке циркуля или чертилкой. Теперь аккуратно вырезаете болгаркой два диска по заданным размерам и обработайте кромки наждачной бумагой или той же УШМ, чтобы в дальнейшем не порезаться.

Видео описание

Переходим к более сложному заданию – нужно будет в обоих дисках вырезать корончатой фрезой два отверстия по 100 мм диаметром под трубу для дымоотвода. Чтобы отверстия получились точно по центру, у вас уже должны быть начерчены крестики, о которых говорилось выше. Для наиболее точной центровки сначала просверлите отверстия тоненьким (2-3 мм) сверлом и только тогда используйте корончатую фрезу с алмазным напылением. Сложность в данном случае заключается в том, что металл толщиной 1,5-2,0 мм будет прогибаться, если его сверлить коронкой на весу, поэтому понадобится какое-то плотное и в то же время нетвердое основание.

Лучше всего для той цели подойдет песок, поверхность которого нужно сделать ровной, чтобы туда плотно легла заготовка, а для удобства его можно набрать в картонный или деревянный ящик. Помимо плотного основания для сверления листовой стали нужна неподвижность заготовки, так как зажать диск на песчаной подушке вам не удастся, то уприте круг в угол ящика, а с противоположной стороны придерживайте пальцами, но лучше пассатижами. Если хотите, можете поменять порядок действий местами – сначала просверлите круглое отверстие под дымоход, а потом вырезайте болгаркой диск для крышки цилиндра. Если четырехугольную заготовку упереть в угол ящика, её будет гораздо удобнее удерживать во время сверления.

На одном из дисков, чтобы не устанавливать подрывной клапан, просверлите ступенчатым сверло отверстие нужного диаметра для пробки, которая будет свободно открываться и закрываться. Пробку можно сделать из кусочка нержавеющей трубки, приварив сверху шляпку или из кусочка полипропиленовой трубы Ø 20 мм, напаяв с одного конца заглушку. Второй вариант будет даже удобнее первого, так как пробку из ППР даже при закипевшей воде можно открыть и закрыть голыми руками. При сильном давлении, если пар не пробьется в месте закупорки, пробку попросту вытолкнет из емкости – это очень удобно и в разы дешевле подрывного клапана.

Теперь нужно сварить цилиндр из листа 1256×800 мм. Если вы будете работать без подсобника, то будет очень сложно, но для фиксации краёв прямоугольника понадобятся тиски. Теперь зажмите в тисках уголок листа так, чтобы несколько сантиметров прямоугольника оказались выше прижимных губок, а остальная часть свисала к полу. Если у вас есть помощник, пусть свернет цилиндр кромка к кромке и удерживает, а вы или кто-то другой пусть прихватит шов в трех точках (края и средину). Теперь остается только хорошо проварить стык, чтобы не просочилась вода. Имейте в виду, если у вас нет достаточно практики в сварочных работах, то такой шов вы не сделаете самостоятельно – лучше пригласите профессионального сварщика.

После того, как обобьете окалину с цилиндра, можно заняться штуцерами для холодной и горячей воды. В данном случае следует поступать именно в такой очередности: сначала штуцеры, а потом крышки и труба, чтобы стружка и брызги расплавленного металла не оставались внутри емкости. В верхней и нижней части бака ступенчатым сверлом сделайте два отверстия на холодную и горячую воду под резьбовой фитинг, только сначала продумайте их место расположения, чтобы оно оказалось удобным для подключения. Переходные фитинги на подключение PPR-20 должны быть из нержавеющей или оцинкованной стали, как об этом уже упоминалось в перечне «Материалы и инструменты».

Теперь нужно аккуратно приварить обе крышки, но сначала проверьте, проходит ли сквозь них кусок трубы для вставки. Дело в том, что у этой трубы Ø 100 мм может оказаться не наружным, а внутренним размером, и тогда отверстия в крышках вам придется растачивать напильником. Это долго, но ничего лучше вы не придумаете, впрочем, можно также выполнить такую операцию при помощи корончатой фрезы, но для этого оба диска обязательно нужно зажать в тисках. Именно оба сразу, чтобы ускорить процесс, и вам останется только примерять при растачивании отверстия его проходимость с помощью трубы. Когда приварите крышки, вставьте в отверстия сотую трубу и тоже аккуратно обварите. Все, теплообменник готов к установке и эксплуатации.

Готовый теплообменник врежьте в вертикальную трубу, выходящую из топки, как можно ниже (насколько позволит конструкция печи и самой парилки), чтобы не растрачивать КПД от горячего дыма. На нижний и верхний резьбовой штуцер накрутите резьбовые паечные фитинги PPR-20. Далее можете приступать к разводке холодной и горячей воды. Обратите внимание, что полипропиленовая труба PPR-20 должна быть армирована алюминиевой фольгой или стеклотканью (PN-20), то есть, вдоль трубы вы сможете прочесть надписи PPR-20 PN-20. Эти трубы будут идти от бака с холодной водой, и отводить горячую воду. Ни в коем случае не используйте PPR-20 PN-10 или PPR-20 PN-16 без армирования – они могут прогнуться в горячей парилке.

Видео описание

Почему натрубный лучше всех; теплообменники для печи в бане: как они работают, 3 основных вида.

Заключение

Мы не станем рассматривать, как правильно сделать разводку холодной и горячей воды полипропиленовыми трубами, так как это тема для отдельной статьи, а наша цель – теплообменная емкость. Тем не менее, вам будет гораздо выгоднее установить баки для холодной и горячей воды в парилке (если, конечно, позволит ее площадь), чтобы тратить меньше тепловой энергии на нагрев (это ускорит процесс теплообмена).

Источник