Как самому сделать теплообменник на дымоходную трубу

Теперь перейдем к практической части. Большинство агрегатов подобного плана принято делать из нержавейки. Это совсем не значит, что нельзя использовать черные металлы, алюминий или медь, просто нержавеющая сталь будет служить дольше всех.

Кроме того, приступая к работе, помимо дрели и болгарки желательно иметь сварочный аппарат, иначе придется нанимать сварщика. Но начинать естественно нужно расчета и эскиза.

Серийная печь со встроенным теплообменником на дымоходе.

Серийная печь со встроенным теплообменником на дымоходе.

Точный расчет трубчатого теплообменника дело достаточно сложное, требующее глубоких знаний теплотехники. Но в случае с буржуйкой для бани или гаража сильно напрягаться не стоит, вы ведь все равно не навесите на трубу больше, чем она может выдержать. Поэтому лично я исходил из практических соображений, то есть, сколько нужно воды и тепла на конкретное помещение.

Простейший вариант стационарного бака на дымоходе.

Простейший вариант стационарного бака на дымоходе.

Так средняя домашняя баня рассчитывается на 4 – 6 человек максимум. Чтобы обмыться и попариться одному человеку необходимо порядка 10 литров воды. К этому еще нужно добавить 20л на накладные расходы, запаривание веников, ополаскивание тазиков и прочее.

Итого получается, что материнский бак должен иметь емкость от 50 до 100 литров. При таких условиях сам нагревательный элемент рекомендуется делать на 6 – 8 литров. Меньше брать опасно, так как может закипеть и взорваться, а при большей емкости, будет долго греться.

Подсоединение трубы к баку.

Подсоединение трубы к баку.

Что же касается воздушного конвектора, то там любая инструкция, сколько я их видел, больше ориентирована на толщину металла и сечение труб, нежели на объем рабочего бака, через который проходит трубный пучок теплообменника.

Здесь чем тоньше стенки труб в агрегате, тем быстрее они прогорят, ведь они находятся непосредственно внутри дымохода. А от диаметра и количества труб в пучке напрямую зависит КПД. Ну, с теорией я думаю пора заканчивать и переходить к изготовлению теплообменников.

  • Обычно работу начинают с изготовления самой головки теплообменника. Когда речь идет о нержавейке, то толщина металла дымоходной трубы стартует от 1,5 мм. Наружный кожух емкости при этом может быть сделан из металла любой толщины. Ведь он не будет испытывать особых нагрузок;
Подключение теплообменника гибкими шлангами.

Подключение теплообменника гибкими шлангами.

  • Для того чтобы вода в агрегате быстро нагревалась, но в то же время не закипала, диаметр наружной трубы должен быть минимум в полтора и максимум в 2,5 раза больше чем диаметр самого дымохода;
  • Дальше нужно будет вырезать из цельного листа нержавейки нижнюю и верхнюю стенки теплообменника. После чего сварить наши трубы в единую гильзу;
  • На последнем этапе изготовления головки теплообменника сверху и снизу в боковую стенку наружного кожуха врезается два патрубка. Снизу будет вход, сверху выход;
  • Обычно такая головка устанавливается как можно ближе к печи, потому как, чем дальше от топки, тем ниже температура дымовых газов;
Схема монтажа теплообменника на дымоход.

Схема монтажа теплообменника на дымоход.

  • Далее я буду рассказывать о том, как монтируется самотечная конструкция, то есть без использования циркуляционного насоса. В данном случае, материнский бак должен находиться выше верхнего среза теплосъемной головки минимум на полметра, максимум здесь составляет 1м;
  • В материнский бак врезаться нужно в днище. Вход и выход делаются по разным углам, желательно по диагонали. В самой дальней от входа и выхода точке врезается водозабор с краном. Именно из него вы будете набирать горячую воду;
  • Теперь поговорим о трубной разводке. Когда я монтировал свою систему, мне посоветовали использовать дюймовые стальные трубы, они работают отлично. Позже в литературе я вычитал, что минимальный диаметр, который можно использовать в самотечной системе составляет три четверти дюйма. Возможно оно и так, но о работе таких систем ничего сказать не могу;
Печь с заводским теплообменником.

Печь с заводским теплообменником.

  • Холодная вода у нас выходит из дальнего патрубка в материнском баке. Труба должна опускаться немного ниже головки теплообменника. Это самая нижняя точка, в ней монтируется аварийный сливной кран, отсюда вы будете спускать остатки воды на зиму, дабы система не замерзла. Угол по горизонту между нижним вводным патрубком теплообменника и сливным краном составляет 2 — 3º, чтобы долго не вымерять, я делал 2 см;
  • Труба, которая выходит из нашего теплосъемника к материнскому баку должна направляться под углом по отношению к горизонту в 30º;
  • И наконец, самое главное. Для того чтобы вода циркулировала сама по себе, согласно известным законам физики, протяженность труб от головки теплообменника до материнского бака не должна превышать 3м.
Заводские модели из нержавейки.

Заводские модели из нержавейки.

Диаметр дымохода Объем головки Вид стали Вес теплообменника Высота по дымоходу Цена
105 мм Нержавейка 2,5кг 500 мм 2800руб
115 мм Нержавейка 2,5кг 600 мм 2900руб
130 мм 20л Нержавейка 4,5кг 665 мм 5300руб
Предлагаем ознакомиться:  Настил в баню на пол своими руками

Теплообменник на трубу дымохода своими руками

Витой регистр теплообменник на дымоходную трубу, проще говоря, змеевик, встречается у домашних умельцев гораздо чаще предыдущего варианта. Причина я думаю, здесь понятна. Для его изготовления не нужно резать, сверлить, а главное варить нержавейку или какую-либо иную сталь. Здесь достаточно обвить дымоход длинной трубой.

Медные змеевики.

Медные змеевики.

Я всегда рекомендую использовать для этих целей медную трубку. Теплопроводность у нее выше, чем у нержавейки и что не менее важно, изготовить такой змеевик можно своими руками, причем в домашних условиях. Плюс с долговечностью и гигиеническими нормами там также полный порядок. Конечно, как вариант можно взять еще алюминий или обычную сталь, но с ними больше мороки.

В идеале лучше брать трубку три четверти дюйма или даже больше. Но за неимением таковой можно остановиться на полдюймовом варианте. Запомните, чем тоньше трубка, тем выше вероятность, того что вода в ней закипит.

Допустим у меня в гараже, стоит полудюймовая труба, но дабы перестраховаться я установил туда циркуляционный насос. КПД конечно увеличилось в разы, но это уже не самотечная система.

По моему опыту, самая большая проблема это красиво согнуть трубку так, чтобы она осталась круглой, без поперечных деформаций. С медной полудюймовой трубой вопрос решается легко, там бояться нечего, она держит форму сама. А вот уже больший диаметр, а также алюминий или сталь придется гнуть при помощи газовой горелки или паяльной лампы.

Змеевик на дымоходе.

Змеевик на дымоходе.

Обычно длина трубки в таком змеевике стартует от 3м, но четкие нормативы и указания здесь отсутствуют. По сути, это кустарное производство и чем длиннее будет ваш змеевик, тем выше будет КПД вашего агрегата.

Хотя здесь есть одно важное ограничение. Медная трубка в змеевике должна быть цельная, не паянная. Медь в кустарных условиях паяют оловом, температура плавления олова 232ºС, даже с учетом добавок, такой припой не выдержит больше 300ºС. Нетрудно догадаться, что стоит вам затопить пожарче печь и ваш паянный змеевик быстро потечет.

Изгибание тубы под нужный диаметр на колодке.

Изгибание тубы под нужный диаметр на колодке.

Сколько я видел таких змеевиков, они все стоят открытые. Мне же по случаю достались маты хорошей базальтовой ваты, девать их было некуда и я, укутал ими свой змеевик, а сверху сделал кожух из фольги.

Теперь даже при умеренном горении, на сырых дровах, теплообменник работает как часы. Только брать нужно именно базальтовую вату, она способна выдерживать до 1200ºС. Стекловата уже при 450ºС попросту спечется.

В остальном же система монтируется точно так же, как и предыдущий вариант, то есть такой же материнский бак, с теми же наклонами и вентилями.

Как я уже говорил, по сравнению с требованиями, предъявляемыми к узлам жидкостного теплообменника, воздушный конвектор четких характеристик, которые бы всерьез влияли на его работу, не имеет. Главное чтобы кожух этого агрегата был как минимум в полтора раза больше диаметра самого дымохода.

Движение воздуха в конвекторе.

Движение воздуха в конвекторе.

Каждый мужчина знает, что собой представляет револьверный барабан. Так вот, здесь нам нужно будет изготовить нечто подобное. Только трубки этого барабана должны располагаться перпендикулярно направлению движения дымовых газов.

Я буду рассказывать, как такой аппарат делается из самых доступных подручных средств, вы можете делать из нержавейки, но обойдется он намного дороже. Если в водяном теплообменнике большую роль играют гигиенические нормы выбранного вами металла, то здесь это не столь важно, главное чтобы он не прогорел.

В качестве горизонтальных конвекторных трубок мы будем использовать стальную трубу с толщиной стенки 2 мм, можно брать больше, меньше нежелательно. Нам понадобится 2,5м трубы дюйм с четвертью и небольшой кусочек 30 см двухдюймовой трубы. Корпусом у нас будет служить стандартное металлическое ведро из-под краски на 20л.

Для боковых стенок будет использоваться металлический лист толщиной 1,5 – 2 мм. Из него нам нужно будет вырезать две круглых пластины, с диаметром соответствующим внутреннему диаметру нашего ведра:

  • Теперь приступаем к работе. Вначале вырезаются 2 одинаковых круглых пластины, они станут основой нашего барабана. Разметка не сложная. По центру у нас будет проходить двухдюймовая труба. Далее по окружности на одинаковом расстоянии размечаем и высверливаем 8 отверстий под трубы дюйм с четвертью;
Приваренные к пластине трубки.

Приваренные к пластине трубки.

  • Кстати, несущие пластины должны быть абсолютно одинаковыми. Так что можно вначале четко разметить одну, а после стянуть пластины между собой струбцинами и насверлить отверстий. Во-первых, это будет быстрее, а во-вторых, вероятность ошибки при разметке уменьшается вдвое;
  • Для того чтобы трубы не перекашивало во время сварки и их было удобнее варить, нужно будет сделать деревянную заготовку, такой себе шаблон. Лучше всего для этого подойдут скрученные саморезами листы фанеры. Общая толщина такой заготовки должна быть не менее 20 – 30 мм. Просто берете сделанные ранее круглые пластины, кладете их на фанеру и обводите отверстия для труб. После этого перьевым сверлом по дереву нужного вам диаметра делаете небольшие 5 – 7 мм глубиной круглые глухие ниши;
Сварка барабана при помощи деревянного шаблона.

Сварка барабана при помощи деревянного шаблона.

  • Теперь можно приступать к сварке барабана. Для этого кладете на деревянный шаблон круглую металлическую пластину и вставляете в ниши металлические трубки. Благодаря шаблону они никуда не денутся, и будут стоять строго перпендикулярно вашей металлической пластине. Вам останется только обварить их по кругу;
Готовый барабан.

Готовый барабан.

  • Дальше вытаскиваете барабан с трубками из шаблона, переворачиваете и точно также привариваете противоположную круглую пластинку к трубкам. Сам барабан готов, можно переходить к изготовлению корпуса;
  • Как вы помните, для корпуса у нас есть двадцатилитровое железное ведро из-под краски. Которое, кстати, нужно будет предварительно обжечь и зачистить наждаком. Дно у этого ведра срезается болгаркой;
  • Корпус теплообменника, в нашем случае ведра из-под краски, будет располагаться перпендикулярно дымоходу, следовательно, в боковых стенках корпуса нам нужно вырезать 2 противолежащих отверстия под переходники на дымоход. Я для этого использовал электролобзик со специальным полотном;
Переходник под дымоход.

Переходник под дымоход.

  • Чтобы переходники удобно легли, я сначала разметил на них линию соприкосновения с корпусом, а затем по этой линии ножницами по металлу сделал продольные насечки шириной 10 – 15 мм. Самый маленький лепесток получился длинной 20 мм;
  • Дальше поочередно вставляем переходники вовнутрь корпуса, отгибаем лепестки и обвариваем переходники;
  • Теперь собираем всю конструкцию вместе. Для этого вставляем наш барабан с трубками в корпус и обвариваем пластины по периметру;
  • Не нужно стараться герметично все обварить, главное чтобы прочно держалось. Ведь последним штрихом в сборке нашей конструкции будет обмазывание всех проблемных стыков термостойким герметиком;
Уплотнительный хомут для переходника на дымоходе.

Уплотнительный хомут для переходника на дымоходе.

  • Сегмент дымохода с воздушным теплообменником должен сравнительно легко сниматься и ставиться на свое место обратно. Это вам пригодится, когда вы надумаете чистить дымоход. Ведь именно в этом конвекторе будет скапливаться больше всего сажи. А чистить его нужно не реже 1 раза в год.
Конвектор в сборе, установленный на дымоход.

Конвектор в сборе, установленный на дымоход.

Водяной теплообменник замкнутого типа

Самодельный теплообменник в виде расширительного бака.

Принцип действия всех замкнутых систем отопления построен на элементарных законах физики – при нагревании, плотность воды уменьшается и подталкиваема снизу более холодной, она начинает подниматься по трубе, попадая в расширительный бак, и уже из него по всему контуру возвращается к нагревателю.

Предлагаем ознакомиться:  Фосфатирование металла - методы и составы

В данном случае, в качестве нагревателя выступает дымоход, который своей энергией толкает воду по контуру системы отопления.

Конструкция, изображённая на фото, является самым распространённым и простым способом использования тепла от дымохода. Верхний край трубки соединяется с расширительным баком, а нижний с контуром отопления.

Чаще всего такую систему используют в качестве вспомогательной. С её помощью можно обогревать небольшие помещения, в которых ранее не предусматривалось отопление, но не более того. Выступать в роли основного отопления она не сможет, так как в её устройстве есть несколько значительных недостатков:

  • Температура на поверхности дымохода – величина непостоянная и сложноконтролируемая, как следствие, невозможно регулировать степень нагрева теплоносителя.
  • Из-за непостоянства температуры, очень сложно рассчитать оптимальную длину змеевика. Если он будет слишком коротким, вода начнёт закипать и разорвёт трубку, а если слишком длинный, теплоноситель вообще не прогреется до нужной температуры.
  • Воду из расширительного бака нельзя использовать для душа или в других целях, и дело не только в нерегулируемом нагреве. При заполнении бака холодной водой, она через змеевик начнёт охлаждать дымоход, в результате чего образуется конденсат и ускоряется процесс образования нагара на внутренних стенках.
  • Температуры, до которой нагревается дымоход, недостаточно для прогрева длинного контура. При обычном отоплении, вода, проходя по системе, теряет всего 25 градусов, чтобы сохранить этот показатель в данной ситуации, вся система должна быть небольших размеров.

Чтобы избежать проблем с самодельными устройствами, можно приобрести регистр теплообменник на дымоходную трубу. Конечно, цена такого приспособления будет выше, чем у сделанного своими руками. Но и качественные характеристики не идут ни в какое сравнение.

Принцип работы такого устройства, идентичен описанному выше, с той лишь разницей, что тут уже произведены все расчёты, уберегающие устройство от закипания. К сожалению, контроля за нагревом тут тоже нет, но зато есть несколько существенных плюсов в сравнении с «самоделкой»:

Предлагаем ознакомиться:  Минимальная высота дымовой трубы

  • Внешний кожух сохраняет тепло внутри, позволяя змеевику прогреваться даже при невысокой температуре дымохода;
  • Медные трубки не вступают в плотный контакт с нагревающейся поверхностью, это защищает устройство от возможного закипания.

Промывка теплообменника

Своевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Теплообменник на трубу дымохода своими руками

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Воздушные теплообменники

Принцип действия такого устройства в том, что горячие газы внутри дымохода обтекают трубки теплообменника, за счёт чего они нагреваются и отдают энергию наружу. По сути, он не создаёт дополнительного нагрева, а просто направляет горячий в воздух в заданном направлении.

Воздушный теплообменник на дымоход может быть как самостоятельным, так и с принудительной тягой. Чтобы ускорить распространение горячего воздуха в помещении, часто используют обычный вентилятор, этого вполне достаточно для циркуляции воздуха, и в то же время не переостужает дымоход.

Собрать такой теплообменник можно самостоятельно, а все этапы показаны на видео в этой статье

Vadim

Это самый оптимальный теплообменник на дымоход для отопления холодной мансарды или чердака. Горячие газы всегда стремятся вверх, а так, как выход располагается ниже уровня входа, они сначала нагревают теплообменник, и уже после этого, остывая, попадают в трубу, откуда и выходят на улицу.

Дымоход с теплообменником Кузнецова не сможет полностью обогреть помещение, но он практически полностью исключает потери тепла, выпуская через трубу только остывшие газы.

Блиц-советы

  1. Чтобы избежать образования накипи в системе отопления, необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
  2. Используя самодельное устройстводля теплообмена между газами, образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
  3. При использовании котлов или печек, в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.