Теплообменник на трубу дымохода своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 17.09.2024

Как развить теплообменник печи? Какой теплоноситель лучше — жидкость или воздух? Какой основной принцип работы любого теплообменника? Из статьи вы узнаете, как из подручного материала самостоятельно создать полноценный котёл для водяного отопления.

В предыдущей статье мы рассмотрели различные виды организации сгорания топлива. Также мы рассказали, как оптимизировать его расход и контролировать температуру газов. Весь процесс отопления можно условно разделить на четыре этапа:

Создание выброса тепловой энергии. Это и есть сжигание топлива, при котором происходит термохимическая реакция с выделением тепла.
Теплообмен. На этом этапе тепловая энергия, стремясь к равновесию, переходит от избыточного состояния к стабильному. Проще говоря — тепло передаётся от разогретого носителя к охлаждённому.
Перенос. Агент (жидкость или воздух) переносит тепловую энергию к потребителю (радиатор), который находится в отдалённом от реактора месте. Непрерывная циркуляция агента в замкнутой системе обеспечивает его возврат к реактору в охлаждённом состоянии, затем цикл повторяется.
Теплоотдача. Потребитель (по сути, теплообменник) за счёт свойств теплопроводности отдаёт тепловую энергию окружающей среде (воздуху), выравнивая её температуру.

Результат процесса в пункте 1 предсказуем — по размеру топки, её типу и топливу мы можем судить о режиме работы, мощности и производительности реактора. Но без эффективного теплообмена (пункт 2) большая часть энергии окажется избыточной и будет удалена вместе с первичным носителем в виде раскалённого газа. Проще говоря — вылетит в трубу в прямом смысле слова. Чтобы этого не произошло, нужно правильно подобрать и организовать теплообменник.

Разнообразие свойств различных материалов и сред даёт широкие возможности выбора, но мы остановимся на самых доступных — воздух и жидкость.

Теплообменник решает всего одну, но ключевую задачу — охлаждения первичного теплоносителя. Строго говоря, он является системой охлаждения реактора. Решающий фактор эффективности его работы — теплоёмкость и теплопроводность среды (агента). Как известно, вода и воздух имеют взаимоисключающие свойства, но при этом выполняют одну работу. Невозможно оспорить превосходящие физические свойства жидкости, которая плотнее воздуха. Однако она требует устройства герметичной замкнутой системы, без чего воздух вполне может обойтись.

Воздушный теплообменник

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.

Изогнутые и закруглённые каналы

Лабиринты с переборками в ёмкости

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Такие каналы закладываются в проект при создании печи , затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.

В любом из видов ВТ используется явление конвекции, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.

Достоинства воздушных теплообменников:

Не требуется герметичность соединений.
Может работать без инжекторов.
Простота монтажа и доступность подручного материала.

Недостатки воздушных теплообменников (ТО):

Требуется значительный (от 100 мм) диаметр воздуховода.
Низкая теплоёмкость среды (воздуха).
Малая дальность переноса температуры.

Жидкостный теплообменник

Любая жидкость значительно превосходит атмосферный воздух по теплоёмкости, а значит, способна перенести тепло на гораздо большее расстояние от реактора. При этом она требует к себе большего внимания — герметичность всей системы (кроме гравитационной). Также отличительным свойством является бóльшая масса, а это значит, что эффект естественной конвекции возможен только при значительном диаметре канала (от 75 мм), либо требуется инжектор — нагнетатель среды.

Все жидкостные теплообменники можно условно разделить на два типа — ёмкостные и магистральные.

Другой тип жидкостного ТО выполнен в виде цилиндрического бака с прямым сквозным каналом внутри. Канал может выполнять функцию дымохода и во многих случаях такой бак устанавливают прямо на буржуйку. Вода в нём снимает температуру отработанных газов и переносит её при помощи принудительной циркуляции. Такой ТО ещё называют трубным котлом.

Магистральные ТО или змеевики представляют собой сплошную трубку 16–25 мм значительной длины (от 15 м), обёрнутую вокруг реактора, дымохода или теплообменного бака с водой. Постоянная циркуляция воды по трубке позволяет агенту (воде) набирать максимальную температуру до 120 °С. Такой эффект делает возможным устройство парового отопления. Однако он требует термоизоляции для того, чтобы удержать температуру.

Чтобы собрать такой котёл, нам потребуется следующее:

Две бочки или бочковидных бака с разницей диаметров 50–100 мм и разницей по высоте от 100 мм.
Сплошная медная трубка 16 мм — 50 м.
Шамотная глина.
Вибратор.
Циркуляционный насос.
Материал для установки котла — ножки, дверца, дымоход и т. д.

Наматываем медную трубку на бочку малого диаметра

Внимание! Наматывайте осторожно, чтобы не деформировать трубку.

Ещё одна интересная идея — симбиоз каменной печи и жидкостного котла.

Это самый трудоёмкий вариант. Он будет рентабельным в случае свободного доступа к материалу и возможности транспортировки изделия. Вес регистра составляет 200–300 кг.

Теплообменник может иметь произвольную конструкцию — необходимо только соблюсти основной его принцип — передача тепла от реактора к скоплению или потоку агента. Затем агент разносит тепло по потребителям. Форма, размеры и особенности этого элемента определяются лишь вашими потребностями и фантазией.

Такие качества, как бережливость и экономия присущи только человеку. На протяжении веков именно они двигают технический прогресс и способствуют созданию устройств, призванных не просто облегчить жизнь, но и использовать все доступные ресурсы по максимуму. Затраты на отопление дома считаются по праву самыми высокими. И вот как раз теплообменник на трубу дымохода входит в число наиболее доступных вариантов экономии тепла в частной постройке с печным отоплением.

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

Разновидности

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

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

В зависимости от вида циркулирующего внутри устройства теплоносителя, все теплообменники подразделяются на жидкостные и воздушные. Последние наиболее просто изготавливаются, однако их эффективность оставляет желать лучшего. В то время как дымоход с теплообменником, внутри которого циркулирует вода, может использоваться как полноценная система отопления небольшой дачи, если подключить на вход/выход устройства подачу/обратку на радиаторы.

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

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

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

Жидкостный теплообменник

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

Монтаж конструкции проводится на участке дымохода. Концы змеевика сначала выводятся через корпус теплообменника, а затем подсоединяют к отопительной системе. В её верхней точке ставится расширительный бачок. Изготавливать змеевик лучше всего из медной отожжённой трубки. Конечно, можно использовать и стальной такой элемент, но для достижения сопоставимого эффекта тогда придётся создать конструкцию в 7 (!) раз большую по габаритам. Обусловлено это более высокой теплопроводностью меди.

Естественная циркуляция теплоносителя по системе происходит следующим образом: жидкость нагревается и, увеличиваясь в объёме, поднимается по змеевику. Затем она самотёком по трубе попадает в радиатор отопления. Находящийся там холодный теплоноситель вытесняется и, поступив в змеевик, он вновь нагревается.

Важно! Чтобы теплоноситель циркулировал по системе, необходимо точно рассчитать диаметр и длину змеевика, выдержать углы наклона как подачи, так и обратки, а также многое другое.

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

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

Такому виду теплообменника на трубу дымохода присущи следующие недостатки:

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

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

Воздушный теплообменник

Устройство данного типа состоит, как правило, из металлического корпуса, внутри которого смонтированы несколько патрубков – входных и выходных. В основе его функционирования находится принцип конвекции. Поступающий внутрь патрубков холодный воздух нагревается и выходит в отапливаемое помещение через верхнюю часть теплообменника. Такое техническое решение предоставляет возможность уменьшить расход топлива раза в 2-3 без снижения эффективности теплогенерирующего устройства.

Изготовить самостоятельно подобное приспособление не составит никаких сложностей. Для этого понадобятся металлические трубы различного диаметра, болгарка и сварочный аппарат.

Для изготовления воздушного теплообменника нужны металлический лист, труб разного диаметра и железная емкость подходящего размера

Прежде, чем приступать к работе, запаситесь таким материалом:

отрезком трубы диаметром 50 миллиметров;
трубой длиной 2,4 метра диаметром дюйм с четвертью;
металлическим листом 350×350×1 (единица измерения – миллиметры);
20-литровым ведром из-под машинного масла или металлической ёмкостью.

Процедура изготовления выглядит следующим образом:

вырежьте из листа металла круги. Они будут использоваться в качестве торцевых деталей. Необходимо, чтобы их диаметр соответствовал значению этого параметра ранее подготовленной ёмкости;
в центре каждого круга вырежьте отверстие под центральную 50-ти миллиметровую трубу;
на обеих деталях вокруг центрального отверстия равномерно отметьте точки, в которых вырежьте 8 проёмов для отрезков трубы диаметром дюйм с четвертью;
разрежьте эту трубу на 8 отрезков с помощью болгарки. То есть длина каждой трубки должна быть 30 сантиметров;
применяя сварочный аппарат, прикрепите к центральному отверстию кусок трубы диаметром 50 миллиметров, а к боковым отверстиям – элементы, полученные на предыдущем этапе;

На заметку! Выполнив вышеописанную последовательность действий, вы создадите сердечник теплообменника. Следующий этап – изготовление его корпуса.

срежьте с помощью болгарки дно ранее приготовленного металлического резервуара.
по его бокам по центру вырежьте отверстие диаметром, равным сечению трубы дымохода.
сваркой присоедините к проделанным отверстиям патрубки подходящего размера.
изготовленный по такой методике корпус наденьте на сердечник и приварите к нему.
готовое изделие покройте термостойкой краской.
после того, как краска высохнет, установите теплообменник на дымоход.

Особенности теплообменника на трубу дымохода в баню

По конструкции подобные устройства подразделяются на два вида – встроенные и прикреплённые к трубе. Исполнение во втором варианте получило название теплообменник самоварного типа.

Для бани используется теплообменники, которые не только отапливают помещение, но и нагревают воду

В состав встроенного теплообменника входит небольшой бачок ёмкостью, как правило, до 5 литров, устанавливаемый между топкой и кожухом теплогенератора. Контакт устройства с открытым огнём должен быть полностью исключён. К встроенному теплообменнику с помощью труб подключается ёмкость, объём которой может достигать 100 литров. Когда отопительная установка нагревается, горячая вода поднимается вверх по трубе, а остывшая уже по другой трубе поступает обратно в теплообменник. Так во внешней ёмкости поддерживается требуемая температура воды.

Теплообменник самоварного типа – это ни что иное, чем герметичная ёмкость, которая опоясывает верхнюю дымоходную трубу. По мнению специалистов, такой вариант нагрева более предпочтителен. Объясняют они это тем, что в процессе нагрева используется тепло движущихся по дымоходной трубе продуктов сгорания. И ещё немаловажно, что если сравнивать объёмы, то значение этого параметра теплообменника, прикреплённого к трубе, больше, чем у изделия встроенного типа.

Банная печь с теплообменником — преимущества и особенности эксплуатации

Выделим основные достоинства печей в бане с теплообменником.

Банная система такой конструкции решает сразу две задачи – отапливает помещения предбанника и парилки, а также нагревает воду.
Располагать бак допускается в помещении, ближайшем к парилке.
Несмотря на относительно невысокую стоимость печей с теплообменником на трубу в бане, им характерен большой эксплуатационный ресурс благодаря использованию при изготовлении высококачественных материалов.
По причине оснащения топки современной печи огнеупорным стеклом, можно наслаждаться языками пламени и контролировать при этом процесс горения.
Неприхотливость системы в уходе;
Привлекательный внешний вид.
Незначительные габариты печи с теплообменником на трубу в бане способствуют экономии пространства в парилке.
Мощности такой системы вполне достаточно для быстрого прогрева помещения парилки до нужной температуры.

Конструкция банной печи с теплообменником не отличается сложностью, а бак можно расположить в помещении, примыкающем к парилке

Вопросы безопасности для каждого человека находятся на первом месте. Этот фактор требует, чтобы система эксплуатировалась правильно. Крепить трубы, соединяющие бак с другими частями конструкции, неподвижно к стене нельзя, поскольку при нагревании их линейные параметры изменяются.

Совет! Уплотнение резьбовых соединений конструкции следует проводить с использованием прокладок, способных выдержать высокую температуру.

Выбирать объём ёмкости для воды следует с учётом того, что её прогрев должен осуществляться на протяжении двух часов с момента розжига в топке топлива. Иначе вода просто превратится в пар.

Мощность созданного теплообменника на трубу дымохода в баню не должна оказывать влияние на функционирование самой печи. При этом уровень допустимого понижения мощности не должен превышать 10%. Когда система нагрета до высокой температуры, заполнять её водой нельзя.

Другие долговечные и простые варианты

Выше была рассмотрена конструкция, когда змеевик теплообменника размещается в металлическом корпусе. Но существует несложный и практичный вариант использования такого элемента. Дымоход обвивается медной трубкой. Она всё время прогревается, за счёт чего температура проходящего по ней воздуха заметно увеличивается в течение непродолжительного периода времени. К дымопроводу такая спираль приваривается полуавтоматической сваркой или аргоновой горелкой. Используемое в качестве припоя олово предварительно нужно обезжирить ортофосфорной кислотой. Соединение получится долговечным и надёжным.

Решетка вокруг дымохода, заполненная камнями — это тоже своего рода теплообменник

На участке дымохода, проходящего по мансарде, можно установить теплообменник, работающий так же, как функционирует колпаковая печь. Принцип работы такой системы основан на законах физики: воздух, нагретый до высокой температуры, поднимается вверх, а, остывая, он опускается вниз. Такой вариант подходит, если дымоход в доме выполнен из металла, который больше всего раскаляется на уровне второго этажа. Риск ожога или возникновения пожара снижается с помощью колпака.

Чтобы накопить тепло, некоторые домашние мастера вокруг такого теплообменника на трубу устанавливают сетку с камнями, и, облагородив подставку, привносят в комнату ещё больше уюта. Такой вариант не только согревает, но и успокаивает. А принцип работы данной конструкции не допускает прогрев труб выше 170 градусов.

Важно! Дополнительную безопасность создаёт то, что самое горячее место находится возле шибера.

Установка на дымоходную трубу теплообменника позволит вам использовать тепло более рационально. Но, приобретая конкретную модель такого устройства, необходимо корректно подбирать режимы его работы и мощность. Иначе вы рискуете нарушить условия работы самого теплогенерирующего агрегата.

Без дымохода не способно нормально функционировать ни одно отопительное устройство, работающее за счёт сгорания топлива.

Через трубу для отвода дыма выходят вредные продукты, представляющие опасность для человека. Но одновременно теряется и значительное количество ценного тепла.

Его можно было бы использовать для обогрева комнаты. Чтобы не допустить подобных утечек, устанавливается увеличивающий КПД теплообменник на трубу дымохода.

Теплообменник увеличивает КПД

Специфика работы

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

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

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

Выпускаются и простые модификации, которые не оснащены системой регулируемых клапанов.

В этом видео вы узнаете, как сделать теплообменник:

Правильный выбор материала

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

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

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

Если выполнить укладку материала на ребро, конструкция не будет шаткой.

Предназначение элемента

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

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

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

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

Теплообменники различаются по материалу, из которого они сделаны

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

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

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

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

Невзирая на все эти недостатки, указанный теплообменник способен сделать всякий человек, который умеет обращаться с инструментом и обладает знаниями физики.

У подобного агрегата имеются минусы

Воздушное устройство

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

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

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

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

Разрезают трубу длиной 2,4 м на 8 фрагментов по 30 см в длину. На отверстие посередине заглушек приваривается фрагмент трубы диаметром 60 мм и длиной 300 мм. Приваривают 8 отрезков из нее по кругу.

Из подготовленной емкости дальше необходимо соорудить корпус теплообменника на трубу дымохода в баню или другое помещение. Для этого отрезают болгаркой дно тары. По центральной линии полученной трубы для выхода дыма делают отверстия с боковых частей корпуса. Сюда направляются патрубки подходящего диаметра и привариваются. Готовый сердечник вставляют в корпус и фиксируют его на кожухе сваркой. Когда конструкция будет готова, надо покрыть ее огнестойкой краской. Вслед за этим остается лишь поставить теплообменник на трубу дымохода для отопления.

Гофра и оловянная труба

Гофра представляет собой экономичный вариант. Берут 3 гофрированные трубы из алюминия и устанавливают вокруг дымохода. Воздух прогревается от стенок последнего. Его можно перенаправлять в любую комнату. Чтобы добиться максимальной теплоотдачи, можно заворачивать трубы в слой фольги.

Есть возможность установки своими руками теплосъемника, функционирующего по типу колпаковой печи. Теплый воздух направляется вверх, после чего медленно опускается. В большинстве случаев металлическая труба греется до такой степени, что прикосновение к ней может привести к ожогам. В указанном случае теплообменник на дымоход для отопления незаменим, так как он снижает вероятность появления таких травм, а также пожаров. Некоторые мастера практикуют облицовку сеткой с камнями. Это не только декоративный прием, но и способ удержать ещё больше тепла. Мансардное помещение становится теплым и уютным.

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

Дымоход следует обработать ортофосфорной кислотой для удаления жира.

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

Создание выброса тепловой энергии. Это и есть сжигание топлива, при котором происходит термохимическая реакция с выделением тепла.
Теплообмен. На этом этапе тепловая энергия, стремясь к равновесию, переходит от избыточного состояния к стабильному. Проще говоря — тепло передаётся от разогретого носителя к охлаждённому.
Перенос. Агент (жидкость или воздух) переносит тепловую энергию к потребителю (радиатор), который находится в отдалённом от реактора месте. Непрерывная циркуляция агента в замкнутой системе обеспечивает его возврат к реактору в охлаждённом состоянии, затем цикл повторяется.
Теплоотдача. Потребитель (по сути, теплообменник) за счёт свойств теплопроводности отдаёт тепловую энергию окружающей среде (воздуху), выравнивая её температуру.

Воздушный теплообменник

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Изогнутые и закруглённые каналы

Лабиринты с переборками в ёмкости

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Достоинства воздушных теплообменников:

Не требуется герметичность соединений.
Может работать без инжекторов.
Простота монтажа и доступность подручного материала.

Недостатки воздушных теплообменников (ТО):

Требуется значительный (от 100 мм) диаметр воздуховода.
Низкая теплоёмкость среды (воздуха).
Малая дальность переноса температуры.

Жидкостный теплообменник

Все жидкостные теплообменники можно условно разделить на два типа — ёмкостные и магистральные.

Чтобы собрать такой котёл, нам потребуется следующее:

Две бочки или бочковидных бака с разницей диаметров 50–100 мм и разницей по высоте от 100 мм.
Сплошная медная трубка 16 мм — 50 м.
Шамотная глина.
Вибратор.
Циркуляционный насос.
Материал для установки котла — ножки, дверца, дымоход и т. д.

Наматываем медную трубку на бочку малого диаметра

Внимание! Наматывайте осторожно, чтобы не деформировать трубку.

Ещё одна интересная идея — симбиоз каменной печи и жидкостного котла.

Во время выбора описываемого устройства можно найти изделий различных типов. Чаще всего применяются теплообменники, выполненные в форме змеевика. Также популярными являются устройства из гофры. Кроме этого, многие используют изделия, теплоносителем в которых выступает воздух.

По типу теплоносителя практически все устройства можно разделить на те, которые используют воздух и изделия, нагревающие воду. Устройства первого типа имеют более простое строение, но отличаются меньшей эффективностью.

При желании можно создать теплообменник для установки на дымоход своими руками. Для этого потребуются такие инструменты, как болгарка и сварочный аппарат.

Как сделать самодельный конвектор на дымоход для нагрева воздуха? (+подробное видео)

Чтобы создать самый простой конвектор, который улучшит нагрев воздуха в том же помещении, где стоит котел — вам понадобится:

Монтаж осуществляется так: надо приварить эти трубки по кругу вокруг дымохода, как можно ближе к топке.

Обзор полимерных дымоходов Фуранфлекс: характеристики, плюсы и минусы

Что такое искрогаситель, зачем он нужен на дымоходе, и как его сделать?

Жидкостные устройства

Во время изготовления жидкостных теплообменников для того чтобы сделать их более безопасными, сердечник помещается в металлический корпус. При этом в нем размещается утеплитель. Часто при создании описываемых устройств используется базальтовая вата.

Такие изделия закрепляются на дымоходе, что способствует нагреву теплоносителя. Если используется змеевик, его концы присоединяются к отопительной системе. Если изделие создается своими руками, следует делать змеевик из меди. Это связано с тем, что данный материал обладает высокой теплопроводностью.

Некоторые владельцы домов применяют металлические изделия, но для увеличения эффективности приходится значительно увеличивать размеры конструкции.

Циркуляция теплоносителя осуществляется следующим образом:

сначала жидкость нагревается, в результате чего происходит увеличение ее объема;
после этого она поднимается по змеевику;
после этого жидкость направляется в радиатор;
остывший теплоноситель вытесняется и направляется к нагревающему элементу.

Чтобы система работала эффективно, необходимо заранее рассчитать такие параметры, как длина нагревательного элемента и диаметр труб, используемых при создании системы. Если не учесть эти параметры, система не будет работать эффективно. В некоторых случаях из-за совершенных во время создания системы ошибок происходит гидроудар.

Устанавливая теплообменник на трубу дымохода, следует помнить о том, сто конструкция должна быть безопасной. Ее нагревающиеся части не должны соприкасаться с материалами, которые могут загореться.

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

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!

Недостатки жидкостных теплообменников

К недостаткам описываемых устройств можно отнести:

Сложность изготовления и проведения расчетов. Перед проведением работ по созданию устройства важно учитывать площадь дома и другие параметры, которые могут влиять на эффективность работы системы.
Необходимость в постоянном слежении за такими параметрами системы, как давление теплоносителя и температура.
Увеличенный расход жидкости, связанный с испарением ее из расширительного бака. При этом в зимнее время, если дом пустует, жидкость необходимо полностью сливать.

Но следует отметить, что изготовить жидкостный теплообменник может практически любой человек, обладающий знаниями физики на школьном уровне. Но перед изготовлением устройства важно составить чертеж всей конструкции, в котором будут отображены размеры всех элементов.

При использовании жидкостного устройства следует помнить, что если дом не используется в зимнее время, жидкость необходимо полностью слить. Если этого не сделать, она превратится в лед, что может привести к разрушению труб и радиаторов. Если же теплообменник устанавливается в доме, который используется круглый год, об этом недостатке можно забыть.

Особенности воздушных теплообменников

Устройства описываемого типа состоят из металлического корпуса, внутри которого располагается несколько патрубков. Во время работы системы происходит нагревание холодного воздуха и поступление его в помещение.

При желании можно сделать и установить воздушный теплообменник на дымоход своими руками. Для этого необходимо иметь несколько металлических труб различного диаметра, болгарку и сварочный аппарат.

Перед работой необходимо приобрести следующие материалы:

отрезок трубы, имеющий диаметр 50 мм;
трубу длиной 2,4 м и диаметром 3,175 см;
металлический лист 350х350х1 мм;
2-литровую металлическую емкость.

Изготовление теплообменника начинается с вырезания металлических кругов. После этого в центре созданных кругов необходимо вырезать отверстия под 5-ти сантиметровую трубу. Вокруг отверстий необходимо отметить точки, в которых будет вырезано по 8 проемов для трубы диаметром 3,175 см. Эту трубу необходимо разрезать на 8 отрезков. В результате получится 8 трубок длиной 30 см.

На следующем этапе необходимо прикрепить к центральному отверстию трубу диаметром 50 мм. К боковым отверстиям привариваются отрезки длиной 30 см. В результате проведенных работ будет создан сердечник теплообменника. После этого можно приступать к созданию корпуса устройства.

После описанных действий нужно срезать с помощью болгарки дно ранее подготовленного металлического резервуара. По бокам необходимо вырезать отверстие, которое равно диаметру дымохода.

Затем необходимо присоединить патрубки. Созданный корпус теплообменника нужно надеть на сердечник, а затем приварить к нему. После проведения подобных работ следует покрыть конструкций термостойкой краской. Когда она высохнет, можно устанавливать теплообменник на дымоход.

Теплообменник в виде колпака

Воздушный теплообменник может быть установлен в мансарде, а изготовить его можно в виде колпака. Работать конструкция будет по принципу печи, при этом горячий воздух станет подниматься наверх, а после остывания опустится вниз. Такая конструкция имеет свои преимущества, выраженные в том, что металлический дымоход на втором этаже раскаляется до таких температур, что к нему нельзя прикоснуться, тогда как описываемая конструкция снизит вероятность пожара и случайного ожога.

Иногда теплообменник на дымоход в бане обкладывают сеткой, которая заполняется камнями, они служат для аккумуляции тепла. Подставку теплообменника при этом можно декорировать. Мансарда получится более уютной, а использовать помещение в этом случае можно в качестве жилого. Как показывает практика, температура трубы печи не повышается больше, чем на 170°С, если она дополнена теплообменником. Наиболее высокая температура будет лишь в области шибера, что говорит о безопасности и комфорте.

Особенности устройств, используемых в бане

По конструкции описываемые устройства можно разделить на встроенные им прикрепленные к дымоходу. Изделия второго типа часто называют устройствами самоварного типа.

Встроенные конструкции состоят из небольшого бачка емкостью до 5 литров. Он устанавливается между топкой и кожухом теплогенератора.

К теплообменнику при помощи труб происходит подключение емкости объемом до 100 литров. После нагрева отопительной установки происходит подъем горячей воды по трубе. Остывший теплоноситель поступает обратно в теплообменник. Благодаря этому во внешней емкости поддерживается нужная температура теплоносителя.

Устройства самоварного типа представляют собой герметичную емкость, опоясывающую дымоход. В процессе нагрева жидкости в таком случае происходит использование тепла от продуктов сгорания, движущихся по трубе.

Банные печи с теплообменнком

К плюсам описываемых конструкций можно отнести:

Одновременное решение двух задач – отопление парилки и предбанника, а также нагрев воды.
Возможность установки бака в помещении, которое располагается ближе к парилке.
Большой срок использования. Это обусловлено использованием высококачественных материалов.
Отсутствие необходимости в уходе за конструкцией.
Небольшие размеры печи. Это позволяет экономить пространство в парилке.
Мощности печи с теплообменником хватает для быстрого прогрева помещения.

Во время проведения работ по установке теплообменника следует помнить о некоторых правилах. Например – необходимо производить соединение труб в системе таким образом, чтобы они не были жестко закреплены около стен. Это связано с изменением их линейных параметров во время нагрева теплоносителя.

Также следует помнить о том, что для уплотнения резьбы необходимо использовать материалы, устойчивые к высокой температуре. Выбор объема емкости, устанавливаемой в бане, должен осуществляться с учетом того, что нагрев производится в течение двух часов.

Читайте также:

Теплообменник на трубу дымохода своими руками

Воздушный теплообменник

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Изогнутые и закруглённые каналы

Лабиринты с переборками в ёмкости

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Жидкостный теплообменник

Разновидности

Жидкостный теплообменник

Воздушный теплообменник

Особенности теплообменника на трубу дымохода в баню

Банная печь с теплообменником — преимущества и особенности эксплуатации

Другие долговечные и простые варианты

Специфика работы

Правильный выбор материала

Предназначение элемента

Воздушное устройство

Гофра и оловянная труба

Воздушный теплообменник

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Изогнутые и закруглённые каналы

Лабиринты с переборками в ёмкости

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Жидкостный теплообменник

Как сделать самодельный конвектор на дымоход для нагрева воздуха? (+подробное видео)

Похожие записи

Обзор полимерных дымоходов Фуранфлекс: характеристики, плюсы и минусы

Что такое искрогаситель, зачем он нужен на дымоходе, и как его сделать?

Жидкостные устройства

Варианты подключения конструкций

Труба на олове – просто и долговечно!

Гофра – дешево и сердито

Теплоообменник-колпак – для прогрева мансарды

Недостатки жидкостных теплообменников

Особенности воздушных теплообменников

Теплообменник в виде колпака

Особенности устройств, используемых в бане

Банные печи с теплообменнком