Теплообменник для банной печи

Устройство теплообменников для банной дровяной печи

Высокая теплоотдача банных печей, повышенная интенсивность сгорания в них топлива активно используются для размещения в них устройств подогрева воды для проведения помывки.

Теплообменники для бань представляют собой полую герметичную емкость для воды, имеющую форму змеевика (регистра), размещаемую в топке, а также герметичного бака, размещенного на ее стенке или дымоходе.

Прибор нагрева воды циркуляционного типа соединяются системой трубопроводов с накопительным баком горячей воды.

Принцип работы приборов непрямого нагрева воды основывается на циркуляции жидкости в результате ее естественной конвекции.

Справка. Естественная конвекция жидкости возникает, когда низшие слои жидкости нагреваются и становятся легче, поднимаясь наверх, а тяжелые и холодные опускаются, занимая место нагретых.

Для работы открытой системы рециркуляции жидкости (без применения циркуляционного насоса), диаметр труб, предающих воду к накопительному баку, не должен превышать одного дюйма, чтобы обеспечить необходимую скорость циркуляции.

Протяженность труб от теплообменника до накопительной ёмкости не должна превышать 3-х метров. Этой длины часто хватает для выноса накопительного бака из парной в смежную комнату для проведения помывки.

Ёмкость горячей воды, по законам естественной конвекции, устанавливается выше уровня теплообменника.

К оборудованию нагрева воды со стороны входа и выхода привариваются резьбовые патрубки для подключения циркуляционных труб, соединяющих устройство с баком.

Чаще всего используется накопительный стальной бак объемом 60—120 литров, в зависимости от мощности печи.

На накопительную ёмкость устанавливается кран слива для помывки, а на трубу холодной циркуляции воды (нижнюю) кран слива жидкости из системы.

Важно! Специалисты не рекомендуют устанавливать циркуляционный насос в системах подогрева воды банных печей

Виды

Обычно используются следующие виды приборов:

• Внутренний. Самый простой вариант, изготавливаемый в виде встроенного в топку печи змеевика, направляемого на активное использование вырабатываемого топливом тепла.
• Внешний. Представляет собой резервуар с водой, смонтированный на наружной боковой стенке печи. Высокая температура стенки нагревает бак за счет передачи ему теплового излучения. Этот вариант проще в изготовлении, чем внутренний теплообменник.
• Наружный. Устанавливаемый на трубу дымохода бак с водой — это эффективный способ устройства теплообменника, не требующий больших усилий в его установке и не занимающий много места в парной.
• Наружный проточный (экономайзер). Представляет собой небольшой проточный нагреватель средней емкости от 5 до 10 л, устанавливаемый на дымоходную трубу и соединенный с накопительным резервуаром системой трубопроводов. Это, пожалуй, лучший теплообменник по его монтажу и использованию.

Фото 1. Наружный теплообменник для банной печи. Устройство сделано из нержавеющей стали, надевается на дымоход.

Комбинированные модели. Одновременно включают в конструкцию змеевик, встроенный в топку, и наружную ёмкость с водой, устанавливаемую на трубу дымохода. Оба устройства соединены системой трубопроводов, и имеют отдельный подсоединяемый бак для сбора горячей жидкости.

Из чего их изготавливают

Внутренние теплообменники (регистры) в форме Г-образной решетки производятся из гнутых стальных, чугунных или медных гладкостенных труб диаметром 40—50 мм.

Резервуары для воды изготавливается из раскроенной и сваренной листовой стали с толщиной, превышающей 2,5 мм.

Самый популярный материал для изготовления приборов нагрева воды — нержавеющая сталь, т. к. это недорогой металл с высокой термостойкостью.

Внимание! При изготовлении теплонагревающих устройств этого типа нежелательно использовать оцинкованную сталь, т. к

при температуре выше 200 градусов Цельсия цинк начинает испаряться.

Недостатки чугунных агрегатов — их хрупкость и вес, а медных — повышенная цена и недостаточная жаропрочность.

Конструктивные особенности

Обязательный элемент печи — топка, где производится сжигание дров. Температура может подниматься выше 500°С. Для поддержания горения должна присутствовать тяга, которая обеспечивается постоянным доступом кислорода из поддувала.

Конструкция топки бывает с прямым дымоотводом или накопителями, расположенными по ходу движения раскаленных газов. В первом случае она называется канальной, во втором — колпаковой, или по имени создателя печью Кузнецова. Она предполагает накопление теплоты под изогнутыми сводами дымохода, за счет этого КПД печи значительно выше, чем у канального сооружения.

Продукты сгорания из топки удаляются в атмосферу через дымовую трубу. Их температура ниже на 50-80°С, чем в очаге, но остается достаточно высокой. Для регулировки тяги в дымоходе устанавливается заслонка-шибер.

Вблизи топки и дымохода устраивается закладка для камней, которая представляет собой стальной контейнер. Чем их больше, тем дольше длится разогрев и, соответственно, остывание. Но перегружать печь камнями не рекомендуется. Это приводит к перерасходу дров и продлению времени на растопку бани.

Классификация кирпичных печей

Данная классификация хоть простая и незатейлива, но понятна многим специалистам строительной сферы.

Все печи, которые строятся для русских бань, можно подразделить на 4 основные вида:

1. построенная «по-белому»;
2. «по-черному»;
3. «по-серому»;
4. «с плитой».

Печь для бани сложенная из кирпича «по-черному» лишена дымохода.

Это самый популярный вид печи русской бани в деревне в течение многих столетий. Среди преимуществ такого пара – его неповторимый аромат и польза для органов дыхания. Минус – время, которое необходимо пройти до полного сгорания дров или иного топлива.

Следующим этапом эволюции в строительстве печей стал вариант «по-серому». В конструкции появляется дымоход и сокращается время прогрева. Но на камне по прежнему оседает сажа как продукт выгорания топлива.

Печь, построенная «по-белому» не оставляет грязи, сажи и дыма. Она достаточно практична и долговечна, но требует долгого прогрева (в среднем 10-12 час.). Камни в такой конструкции нагреваются от металлической плиты, которая перекрывает печь.

Варианты расположения бака

Баки для воды можно размещать где угодно: на стене помывочной или душевой, на чердаке, возле печки в парной. Внешние варианты лучше всегда утеплять, иначе вода будет нагреваться очень долго, а остывать быстро.

Вариант, когда бак располагается непосредственно возле банной печи, наиболее оптимальный, так как вода нагревается от пламени. Это визуально уменьшает помещение бани, но хорошо держит жар.

Часто камни укладывают в дымоходе, а бак ставят под топкой. Такая конструкция нагревается долго, но температуру держит тоже несколько часов. Жар от такой печи будет хороший, пар тоже.

Внешний вариант расположения более затратный в плане топлива. В этом случае придется топить дольше, так как нужно прогреть воду в трубах. Однако внешнее расположение очень удобно для душевой комнаты, когда после парилки нужно ополоснуться.

Оба варианта имеют свои недостатки – напор воды у них очень низкий ввиду небольшой высоты установки, а высота потолков в бане бывает редко выше двух метров. Установить душ будет сложно, да и мыться придется не выше чем с полутора метров. Эту проблему можно решить, если вынести бак, например, на чердак. Тогда напор увеличится, необходимо лишь своевременно добавлять воду. С ведрами не побегаешь, лучше подвести водопровод. Делается он с поплавком, чтобы, когда бак наполнится, подача воды автоматически прекращалась.

С выносом бака на внешний контур увеличиваются теплопотери. Необходимо утеплить сам теплообменник и трубы, которые к нему подводятся. Расчеты следует проводить, исходя из конструктивных особенностей бани. Например, натрубный вариант, когда змеевик опоясывает трубу, хорошо подходит для душевой комнаты. Но есть ограничения по объему – таким способом согреешь не более 50 литров воды.

Если есть возможность подвести водопровод, то лучше автоматизировать этот процесс. Тогда бак всегда будет наполнен и вода в нем будет горячая все время, пока топится банная печь.

2 Sawo

Стильный дизайн
Страна: Финляндия
Рейтинг (2018): 4.8

Благодаря тому, что эта фирма не слишком известна российском потребителю, стоимость электрических печей марки Sawo несколько ниже, чем они того заслуживают. Поэтому можно приобрести каменку европейского качества со множеством приятных опций по вполне бюджетной цене. Покупатели особенно хвалят качество стального корпуса этих устройств – стойкость к коррозии у них отличная.

Самой популярной серией электрических печей компании является линейка навесных каменок Mini. Все они супер-компактные, имеют мощность от 2,3 до 3,6 кВт и дают возможность оборудовать парную даже на самой скромной площади. А печи с романтичным названием Dragonfire, то есть «Пламя дракона» —  подойдут для самых взыскательных ценителей современного дизайна. Корпуса этих традиционных напольных каменок украшены стилизованными языками огня. Серия включает в себя модели в решетчатом и сплошном корпусе мощностью до 18 кВт, а также достаточно редкий вариант банной печи – угловой.

Труба оловянная

Олово в качестве материала для выплавки теплообменника является очень практичным и надежным. По сути, дымоход с теплообменником для бани будет выглядеть, как труба, обвитая меньшей металлической или медной трубкой. В процессе нагревания от трубки будет прогреваться и проходящий мимо воздух.

Достаточно будет спиральную трубку приварить. Можно производить пайку и оловом, предварительно обезжиренным ортофосфатной кислотой. В таком случае теплообменник будет закреплен особенно надежно, ведь недаром оловянные самовары считаются эталоном надежности среди аналоговых изделий.

Как работает теплообменник, установленный в банную печь

Устройство печи с теплообменником настолько хорошо зарекомендовало себя, что появились различные варианты конструкции теплосъема, с различной степенью эффективности. Самые распространенные:

1. Классический змеевик.
2. Встроенный плоский теплообменник (похожий на две полые тарелки, соединенные между собой).
3. Самоварный теплообменник, устанавливаемый на дымовую трубу.

Водяная рубашка, окружающая топочную камеру, применяется крайне редко и встречается всего в 1-2 моделях печей заводского производства.

Между тем, банные печи с теплообменником стали предметом дискуссий потребителей. Некоторые утверждают, что применение не практично, другие наоборот, указывают на удобство и комфорт во время эксплуатации.

Что дает встроенное или самоварное устройство теплосъема?

• Теплообменник в банной печи нужен для получения горячей воды для помывки. Эта задача была основной при проектировании конструкции.
• Возможность отопления в бане от печи с водяным контуром – фактически, металлическая печь становится неким подобием отопительного котла. Во время топки выделяется достаточно тепла для прогрева теплоносителя и нагрева необходимого объема воды ГВС.

Принцип работы зависит от используемого устройства. Эффективность определяется несколькими параметрами:

1. Надежность.
2. Достаточная теплоотдача.
3. Возможность работы без использования теплообменника.

По своей конструкции, можно разделить все водогрейные устройства на встроенные и надстраиваемые (самоварного типа).

Встроенный теплообменник

Печи для бани с водяным контуром под отопление и нужды ГВС, стали появляться после того, как хорошие отзывы получили обычные водяные теплогенераторы. По своему устройству, печное оборудование с интегрированным водонагревательным контуром делится на несколько классов:

• Змеевик – простейшее устройство, используемое в классических твердотопливных котлах. Внутри конструкции располагается согнутая металлическая трубка. Форма разная и зависит от особенностей внутренней конструкции печи. Змеевик располагают так, чтобы пламя не воздействовало на него напрямую, а нагрев осуществлялся посредством дымовых газов.
• Плоский теплообменник – устройство более сложное по сравнению с предыдущим. Плоский теплообменник для банной печи, выглядит как две полых тарелки, соединенных между собой. По теплоэффективности, конструкция превосходит змеевик, используется в современных моделях печного оборудования.
• Встроенный бак – в печи изготавливается отдельная емкость, устанавливаемая сверху топочной камеры. Встроенный горизонтальный теплообменник быстро нагревается и сохраняет температуру, пока печь остается горячей.
• Водяная рубашка – представляет полость, окружающую всю топочную камеру и дымовые каналы. Конструкция часто используется при производстве твердотопливных котлов, но не получила широкого применения при изготовлении банных печек.

Принцип работы интегрированного теплообменника в банной печи заключается в следующем. Спираль или пластина разогреваются от дымовых газов, температура которых достигает 450-500°С. При нагреве возникает давление, заставляющее теплоноситель циркулировать в системе обогрева. В схемах, где используется бойлер косвенного нагрева, ГВС подогревается за счет тепла отопления.

Самоварного типа

Установка теплообменника на банную печь – бюджетное решение проблемы ГВС и отопления. Водогрейное устройство изготавливается двумя способами:

• Змеевик – на дымоходную трубу устанавливается змеевик из алюминия или меди. Для систем с естественной циркуляцией, вплоть до накопительной емкости или водораспределительных кранов, размеры змеевика не должны превышать 3 м. Оптимальные размеры теплообменника с принудительной циркуляцией, 5 м.
• Устройство теплообменника самоварного типа – специалисты сходятся во мнении, что именно такая конструкция оптимально подходит для бани. Горячая вода для душа готовится постепенно, предотвращается закипание жидкости.

Движение воды в теплообменнике самоварного типа происходит по естественным физическим законам. Нагретая жидкость поднимается вверх, в емкости создается давление.

Оптимальный объем теплообменника самоварного типа выбирают так, чтобы вода достигала необходимой температуры, после 2-3 часов интенсивного горения. Конструкция оптимально подходит для обеспечения водоснабжения горячей водой.

Монтаж печи с теплообменником – особенности проведения работ

Чтобы монтаж печи с теплообменником для бани прошёл без особых проблем нужно следовать определённой последовательности действий.

1. Конструкция должна быть установлена на фундаменте, залитом вглубь до полуметра.
2. Отопительная система огораживается кладкой из огнеупорного кирпича на растворе из глины и песка.
3. В помещении, где установлена печь, размещают основной теплообменник, а топку выводят в заранее обустроенное в стене бани отверстие.
4. Горячая жидкость поступает по трубам, обмотанным теплоизоляционным материалом в ёмкость для воды либо радиаторы отопления.
5. Дымоход выводят через обустроенное в крыше отверстие.
6. Все места стыков качественно герметизируют.

Принципы монтажа, подключения и безопасной эксплуатации

Варианты монтажа зависят только от выбора расположения обменника. Сложнее всего придется в том случае, если решено ставить его внутрь готовой печи, где он не планировался изначально. Под это придется разбирать корпус, делать отверстия

Гораздо проще воспользоваться навесной конструкцией или надеть змеевик, либо же «самовар» на дымоходную трубу.

Что касается труб, которые соединяют теплообменник с баком, то для самотечной конструкции важно соблюдать уклоны, а также помнить о том, что крепление труб не должно быть жестким — позвольте им свободно «ходить» при тепловом расширении.

Материал для труб — лучше всего медь, а соединения — латунь
Приобретая уплотнители, обращайте внимание на их способность выдерживать большие температуры.

Безопасность эксплуатации зависит от вашей памятливости. Главное не забывать о двух вещах:

• покидая баню, нужно сливать всю воду из системы;
• протопку не стоит начинать, не убедившись в том, что накопительный бак полон воды.

Если кирпичная печь с внутренним водяным контуром затоплена, а воду вовремя залить забыли, лучше не делать это, когда печь нагрета.

Важно также не допускать закипания жидкости в системе

Достоинства и недостатки

К достоинствам чугунной печи «Атмосфера» принято относить:

• привлекательный внешний вид;
• компактность, при большой мощности печь не занимает слишком много места;
• высокая эффективность и скорость нагрева;
• большой объем обслуживаемых помещений;
• наличие двух каменок позволяет менять режимы парообразования;
• внутренняя каменка съемная, что позволяет увеличить общий срок службы печи;
• возможность наращивать длину топочного портала;
• эффективность сжигания топлива, наличие системы дожигания дыма;
• наличие множества моделей с разными вариантами облицовки и размещения внешней каменки.

Недостатки:

• нет бака с водой или теплообменника (производитель обещает адаптировать печь к установке внешнего теплообменника);
• высокая стоимость, особенно у моделей с ламелями из натурального камня.

Мнение эксперта
Ловкачев Борис Петрович
Банных дел мастер знающий всё о парении

Несмотря на некоторые минусы, печь «Атмосфера» пользуется высоким спросом. Удачный набор функций и высокая скорость нагрева в сочетании с медленным остыванием позволяют с успехом использовать ее в домашних банях.

Частые вопросы

При растопке банной печи Ермак на 12кв.м 30 секунд дым идёт во внутрь помещения, а в дальнейшем всё нормализуется. Какой фактор на это влияет?

Причина этого – недостаточная производительность дымохода. Поддымление вызвано слабой тягой. Когда дымоход прогревается тяга усиливается и дым перестает проникать в помещение. Скорее всего дымоход сделан не очень правильно. Возможно, не хватает длины дымохода.

Должны ли быть замазаны герметиком стыки чугунной топки печи Ермак 16 Премиум?

Да, сборка некоторых элементов на производстве осуществляется с использованием герметика. Конструкция и стык сделаны так, чтобы не было необходимости в дополнительном уплотнении. Но если есть желание подстраховаться, можно дополнительно промазать места стыков термостойким герметиком.

Валит дым из щели между топкой и печью. Там должна быть какая-нибудь прокладка?

Такого быть не должно. Прокладка не предусмотрена. Возможно, проблема с тягой в дымоходе и дым выбирает более легкий путь.

Парная 12 кубов, установили печь Ермак 16 нерж. с газовой горелкой (природный газ), Температура не подымается выше 65 градусов, и каменка быстро остывает, когда льешь воду на нее. Дымоход вертикальный 4,5 метра, стартовая труба с конвектором. Тяга хорошая гудит, а толку мало. В чем причина?

Такая проблема бывает, и она обычно не связана с печью. Необходимо разбираться, все ли правильно установлено, от самой печи до устройства дымохода и вентиляции. 90% проблем, возникающих в работе банных печей – это неправильный монтаж.

Основные критерии выбора теплообменника

Выбирая твердотопливную систему на дровах для подогрева воды, следует определиться с типом теплообменника. оптимально подходящим в конкретно взятом случае. Одним из конструктивно простых является змеевик, который выполнен из трубы согнутой кольцом и размещённой в баке.

Однако в качественной банной печи чаще всего используют более сложную систему, которая состоит из двух ёмкостей соединённых между собой трубами. Горящее топливо нагревает нижнюю ёмкость и тепло поступает в верхний цилиндрический бак. Такая конструкция печи не только нагревает воду, но и отапливает помещения парилки и предбанника .

Особенности работы печи с теплообменником

Большинство разновидностей печей с теплообменником, заполняются водой или антифризом. Принцип функционирования таких устройств основан на естественной циркуляции жидкости за счёт разницы температур. Однако существуют системы, которые для циркуляции воды обустраиваются электрическим насосом. При этом эффективность работы любых печей будет зависеть от определённых нюансов.

• По советам профессионалов в бане лучше использовать открытую систему подогрева воды, в которой не нагнетается высокое давление.
• Наиболее эффективными в плане эксплуатации считаются системы подогрева, при обустройстве которых протяжённость проложенных труб не превышает 3-х метров. Такого расстояния вполне достаточно чтобы разместить бак в предбаннике.
• Также очень много зависит от диаметра труб, который должен быть минимум 1 дюйм. В противном случае циркуляция жидкости в системе будет сильно затруднена и без использования дополнительного электронасоса печь для бани с теплообменником не будет справляться со своими прямыми обязанностями.

Заключение

Обычно при строительстве бани владельцы не особо задумываются о конструкции печи. Однако каменка является не очень экономичным отопителем, но при правильном подходе к ее сооружению можно добиться повышения КПД. Эту проблему можно решить с помощью теплообменника, который можно приобрести или же сделать самому.

Но и здесь вы должны учесть следующий момент — в теплообменниках для бани используется резервуар, в котором вода очень быстро нагревается и испаряется, а это требует постоянного залива в него новой порции холодной воды. Поэтому перед выбором варианта теплообменника вам необходимо тщательно изучить особенности его конструкции, чтобы не столкнуться с другими проблемами.