Воздушный теплообменник на дымоход своими руками: примеры изготовления и советы от мастеров

Воздушный теплообменник на дымоход своими руками: примеры изготовления и советы от мастеров

Продуктивность работы котла, отопительной или банной печи можно повысить, установив на трубу простой и в то же время эффективный прибор – теплообменник. Однако для его продуктивной работы нужно знать конструктивные особенности и правила изготовления устройства. Согласны?

Мы расскажем, как сделать теплообменник на дымоход своими руками. Перечислим, какие модификации подходят для самостоятельного монтажа, объясним, чем воздушная модель отличается от водяной. С учетом наших рекомендаций вы сможете значительно увеличить теплоотдачу отопительных агрегатов.

Виды теплообменников для дымохода

Главное деление таких устройств заключается в том, что именно они нагревают. Есть 2 варианта:

Воздух. Нагревается только в том помещении, где стоит теплообменник.

Вода. В этом случае экономайзер располагается на дымоходной трубе, и к нему подводится 2 трубы. По одной — поступает холодная вода. По второй — отводится нагретая.

Ниже рассмотрим виды таких изделий подробнее.

З меевик (для нагрева воды) (+видео со змеевиком из гофры)

Самый простой водяной экономайзер имеет форму змеевика (трубы, много раз «обмотанной» вокруг дымохода). Вода подводится с одного конца трубы, проходит по змеевику, и выходит со второго конца. Нагрев происходит за счет большой площади соприкосновения змеевика с горячим дымоходом. Чем больше витков — тем больше площадь соприкосновения, и тем лучше нагрев.

Именно такой теплообменник проще всего сделать своими руками. Для работы лучше использовать медную трубку.

Недостатки такого варианта:

Не получится регулировать температуру воды.

Сложно рассчитать, какой длины должен быть змеевик — потому что температура дымовой трубы непостоянна. Слишком короткий змеевик — может разорвать (вода просто закипит). Слишком длинный — не будет нагревать воду нормально.

Регистровый (для нагрева воды) (+видео)

Заводское изделие. По факту — это тот же медный змеевик, но заключенный в внешний корпус, и изготавливаемый по расчетам. То есть длина выбирается не наугад, в отличие от самодельного змеевика.

Также у регистровых теплообменников медная трубка не соприкасается с дымовой трубой, а проходит на небольшом расстоянии в несколько миллиметров. Благодаря этому уменьшается вероятность закипания воды. А наружный кожух — красивее смотрится в помещении, и улучшает прогрев воды в змеевике.

Воздушный теплообменник

Самый простой вариант — вокруг дымохода навариваются стальные трубы высотой 0.5-1 м.

Холодный воздух «тяжелее» теплого, и опускается вниз. Соприкасаясь с горячей трубой он нагревается, и поднимается вверх, «уступая» снизу место холодному воздуху.

В принципе воздух в комнате точно так же нагревается и от самого дымохода. Назначение конвектора (наваренных вокруг труб) — в увеличении площади нагрева. Чем больше площадь — тем больше тепла она отдаст воздуху.

Теоретически можно создать воздушный теплообменник, проведя пустые трубы прямо через топку, или через дымоход внутри. Но на практике это вредно, потому что:

можно ухудшить тягу, если делать это без расчетов, своими руками;

ускорится загрязнение печной трубы , а чистить сажу вокруг трубы будет тяжело.

Есть и более удачная конструкция, позволяющая обогревать не только помещение с котлом, но и смежные комнаты, находящиеся рядом, через стенку. Для этого поверх трубок «надевается» закрытый корпус. Снизу — он открытый (не глухой, то есть воздух может попадать снизу к трубкам). Другой вариант — снизу есть отвод, через который воздух будет попадать внутрь корпуса для нагрева.

Сверху от корпуса отводится вбок труба (1 или 2 — в зависимости от того, сколько помещений вы хотите греть от дымохода). Она проходит через стену и выходит в соседнее помещение.

Принцип работы такой: холодный воздух попадает снизу к нагретым от дымохода трубкам. От них он забирает тепло, и по боковой трубе — попадает в комнату через стену.

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.

Водяные модели

В водяных теплообменниках средой передачи энергии от трубы являются жидкости — вода или антифриз в системах отопления или чистая вода для хозяйственных нужд.

Различают две конструкции:

  • в виде змеевика, подключённого к накопительному баку;
  • «самоварные» конструкции.

В первом случае вокруг трубы обвивают несколько витков медной, алюминиевой или нержавеющей трубки, которые подводят к накопителю.

Змеевик может находиться в воздушном пространстве или внутри дополнительного бака. Второй вариант подразумевает герметичную ёмкость, расположенную вокруг металлического дымохода. К бачку приварены штуцеры подвода и отвода нагретой жидкости.

Нагретая в теплообменнике вода за счёт законов физики поднимается в выносной накопительный бак. Обязательно устраивают контур циркуляции. Если его не сделать, вода нагреваясь разорвёт рекуператор.

Тёплую воду забирают из бака. Сливной кран нужен для удаления воды, если помещение не отапливается постоянно. При отрицательной температуре может произойти разморозка всех частей конструкции.

Добавив в схему циркуляционный насос и группу безопасности, к теплообменнику подключают один, максимум два радиатора отопления. Такой конструкции достаточно для отопления однокомнатного помещения.

Теплообменник твердотопливной печи не обогреет загородный дом. Большой теплосъём приводит к охлаждению трубы и снижению тяги.

Как сделать самому

Изготовление «самоварной» конструкции доверяют профессионалам или покупают готовое изделие в магазине.

Чтобы не было течи в швах, нужны навыки в сварных работах.

Варят металл газосваркой — электросварные швы непригодны для долговечной работы в системах, заполненных жидкостями.

Самостоятельно изготавливают теплообменник в виде змеевика для горячего теплоснабжения.

Из материалов понадобятся:

  • медная или алюминиевая трубка диаметром до 25 мм;
  • бак с поплавковым механизмом для подачи жидкости из трубопровода водоснабжения;
  • гибкая подводка;
  • шаровой кран.

Полная длина трубки для естественной циркуляции воды не должна превышать 3-х метров. Если деталь получилась длиннее, устанавливают циркуляционный насос перед теплообменником.

  1. На концах трубки нарезают резьбу для подключения штуцеров.
  2. Трубу навивают вокруг формы того же радиуса, что и дымоход. Если сечение трубки небольшое её заполняют песком. Это предотвратит заломы и перекрытия внутреннего сечения.
  3. Устанавливают готовый змеевик на дымоход.
  4. Вешают теплообменный бак на стену, но не выше, чем в 50 см от штуцера отвода горячей воды от змеевика.
  5. Проводят подключения.
Читайте также  Герметик для крыши

Проще по исполнению, но дороже вариант, когда для изготовления спирали используют гибкую гофрированную нержавеющую трубку. Покупают гофру с уже смонтированными штуцерами. Это облегчит монтаж, для установки разъёмов не придётся приобретать специнструмент.

Купленный или изготовленный своими руками теплообменник на дымоход сэкономит денежные средства на покупку топлива и добавит комфорта в загородный дом, баню, гараж. Устройства быстро окупаются, а самодельные стоят недорого. Для монтажа не потребуются большие навыки, при этом польза от устройства велика.

Принцип работы

При топке любого вида топлива, особенно в котлах изготовленных самостоятельно, температура выходящих газов может достигать более 600 градусов. Для того чтобы сохранять постоянную тягу, такие высокие температуры просто не нужны, они наоборот будут только ухудшать обогрев. Поэтому нет ничего плохого, если владелец заберет часть тепла, при этом никакого ущерба для работы печи не будет. К примеру, на выходе образовалось 600 градусов, забираем «двести», остается 400, которых вполне достаточно для надежного дымоотделения. В таком случае, 200 градусов смогут дать нам не менее пары киловатт.

Задача состоит в том, чтобы обеспечивать постоянный и активный теплообмен между излишне нагретыми газами и средой, в данном случае – это вода либо воздух. Ключевой считается площадь контакта. Например, некоторые размещают змеевик внутри самого дымохода, данное решение не выгодно, хотя бы с той точки зрения, что канал будет постоянно засоряться. Даже любое препятствие на пути будет влиять на силу тяги.

Принцип работы и конструкция сочетает три основных типажа монтажа теплосъемника на дымоход:

  • Змеевик.
  • Водяная «рубашка». Это своеобразный цилиндр, который надевается на трубу и заполняется водой. Запомните важный нюанс, не стоит делать одну общую зону для заполнения, лучше провести через цилиндр несколько меньших по диаметру каналов.
  • Тормоза. Выходящий канал формируется в виде лабиринта, то есть того же самого змеевика, когда потоки замедляются и соответственно теплопередача усиливается.

Два первых вида отлично подходят для формирования водяного контура, организации системы отопления. А вот, третий тип отлично справится с локальным обогревом.

У каждого теплообменника есть свои особенности, их обязательно нужно учитывать. К примеру, если используется вода для нагрева, то помните, что возникает излишне чрезмерный теплообмен. Когда печь сильно растоплена, поставка холодной воды вызывает резкое снижение, тем самым стенки самого канала охлаждаются, что приводит к образованию влаги. Происходит скорое заполнение пространства гарью и сажей.

Для обеспечения нормальных характеристик теплообменника на дымоходе, нужно:

  1. Оснащать контур отдельными теплоаккумулирующими баками, тем самым, исключая прямую передачу холодной воды.
  2. Изготавливайте конструкцию простую, для её быстрого съема и прочистки.
  3. Рассчитывайте площадь таким образом, чтобы в итоге, после теплообменника, температура была достаточной для поддержания допустимой тяги.

Использовать из материалов лучше «нержавейку», она способна переносить перепады температуры. Кстати, учитывайте, что внутренняя сторона теплообменника, должна быть обязательно гладкой.

Как установить змеевик на дымоход

Эта витая конструкция считается самой простой. Она является прямоточной, поэтому многое будет зависеть от диаметра навиваемой трубки и скорости движения воды внутри нее. Здесь соотношения такие:

  • Чем больше диаметр змеевика, тем больше в нем объема воды, который придется дольше нагревать.
  • Чем быстрее движется по виткам вода, тем меньше она забирает тепловой энергии, просто не успевая.

Решить эти две проблемы можно двумя способами:

  1. Увеличить длину трубы, скручиваемую в змеевик. То есть вода как можно дольше должна находиться внутри теплообменника.
  2. Установить перед змеевиком отсекающий вентиль, с помощью которого можно было бы контролировать подачу жидкости. Таким способом можно увеличивать или уменьшать скорость движения воды.

Монтаж водяного теплообменника этого типа проводится на стадии установки дымохода. Потому что надо в змеевик вставить дымоходные трубы.

Для этого потребуется:

  • труба из меди, алюминия или стали длиною 3 м;
  • два гибких шланга для подключения к системе горячего водоснабжения, требуемой длины;
  • вентиль.

Как правильно согнут трубу в змеевик

Самое сложное – согнуть трубу в змеевик. Если это стальное изделие диаметром меньше 25 мм, то ее можно согнуть на ручном трубогибе. Если диаметр больше данного значения, или используется алюминиевая, медная труба, то без нагрева их не обойтись. Для этого используется стандартная газовая горелка, работающая на пропане.

Есть другой способ, который сегодня практически не используют. Для этого в трубу засыпают мелкий просеянный песок, с двух сторон ее закрывают заглушками, а затем гнут по трубе диаметром 100, 120 или 150 мм. То есть соответствующей размерам дымохода. После готовую конструкцию освобождают от наполнителя и промывают под напором воды.

Следующий этап – нарезка резьбы на конце змеевика. Для этого используют лерку. Если теплообменник изготовлен из стальной трубы, то к концам можно приварить электросваркой сгоны с соответствующим диаметром под гибкие переходные шланги.

Все готово, можно монтировать теплообменник. Чтобы он не спадал с дымохода, можно его прикрепить к нему с помощью пайки. При этом увеличиться и теплообмен между двумя элементами. Далее в нижней части вкручивается вентиль, к нему гибкая вставка, которая противоположным концом присоединяется к водопроводу.

Змеевик из медной трубы на дымоходе печки

Свободный верхний конец теплообменного блока подключают или к накопительному баку, или к крану. Для соединения используется гибкая вставка.

У теплообменников этого типа есть один серьезный недостаток. Если его не использовать при эксплуатируемой печке, то вода внутри трубок закипит. А это недалеко и до гидроудара, который может разорвать стыки соединений.

Конструктивные особенности. Варианты исполнения

Чаще всего дополнительные теплообменники устраивают в виде следующих конструкций:

  • змеевик с внешней стороны дымоотводящей трубы;
  • водяная рубашка. Представляет собой заполненный теплоносителем герметичный цилиндр, надеваемый на дымоход. Для увеличения эффективности теплосъема участок дымохода под водяной рубашкой нередко разделяют на несколько каналов меньшего диаметра;
  • тормоз для дымохода. Для устройства такого теплообменника дымоход прокладывается не вертикально, а змейкой. Это увеличивает площадь контакта с окружающей средой и, соответственно, величину снимаемой тепловой мощности.

Последний вариант пригоден лишь для местного отопления в непосредственно близости от котла или печи. Первые два могут применяться для организации ГВС и жидкостного отопления.

Главной особенностью теплообменников для дымоходов является интенсивный теплосъем с отработанных газов. С одной стороны, эффективный теплообмен позволяет уменьшить потери дорогостоящего тепла. С другой, — эксплуатация подобного устройства может привести к тому, что участок дымохода под теплообменником всегда будет прохладным. Это чревато образованием конденсата.

Избавиться от конденсации влаги в дымоходе можно несколькими путями:

  • применением теплоаккумулятора для жидкостного контура. Дополнительный бак в системе избавит от риска подачи слишком холодной жидкости к дымоходу;
  • дополнительный теплообменник конструируется таким образом, чтобы всегда была возможность оперативно его демонтировать, очистить и установить обратно;
  • мощность устройства подбирается таким образом, чтобы продукты сгорания на участке выше него сохраняли достаточно высокую температуру, необходимую для обеспечение тяги.
Читайте также  Крышу гаража

В качестве материала изготовления приборов для дополнительного теплообмена обычно применяется нержавеющая сталь. Она устойчива к температурным перепадам и легко шлифуется, чтобы конденсат быстро стекал и не способствовал образованию сажи.

Разновидности устройства и принцип работы

Существует основная классификация теплообменников — по типу теплоносителя, которая делит их на водяные и воздушные.

Водяные теплообменники

Водяные теплообменники — самая простая и распространенная разновидность оборудования. Их работа основана на базовых законах физики: при нагревании жидкость расширяется, ее плотность уменьшается. Под давлением более плотной холодной воды, находящейся в нижней части контура, нагретая жидкость поступает в расширительный бак, а оттуда — обратно в теплообменник, двигаясь по замкнутому кругу.

Циркуляция по трубам и постоянное нагревание воды до нужной температуры позволяет поддерживать оптимальную работу подключенного контура. Она же предотвращает переохлаждение трубы дымохода, которое может привести к образованию конденсата.

Простейший теплообменник представляет собой металлический бак или змеевик (спиралевидную трубу), в котором находится теплоноситель — горячая вода. Источником тепла является горячая труба дымохода, которая находится в прямом контакте с источником тепла.

Устройство на основе водного теплоносителя работает по принципу самовара. В системе предусмотрен расширительный бак для горячей воды. Через выходной штуцер теплообменника вода по трубе попадает в расширительный бак. Снизу бака расположен выходной штуцер с трубой, через которую охлажденная вода покидает емкость и поступает снова в теплообменник. Естественный физический процесс теплового обмена обусловливает постоянную циркуляцию жидкости и поддержание постоянной температуры.

Воздушные теплообменники

Принцип действия воздушных теплообменников в том, что горячие газы нагревают расположенные внутри устройства трубки, не создавая дополнительного нагрева, а лишь направляя тепловую энергию наружу. Конструктивно воздушный теплообменник представляет собой цилиндр с несколькими полыми трубками внутри, воздух в цилиндрический резервуар подсасывается снизу, в трубе нагревается и из теплообменника выходит наружу, таким образом увеличивая уровень нагрева помещения на 15-20%.

Обратите внимание! С помощью воздушного теплообменника можно обогреть соседние комнаты от одной печи, если туда вывести воздуховодную трубу. С помощью воздушного теплообменника можно усовершенствовать простую буржуйку или обычную печь, если установить его на дымоход.

Кроме традиционного металлического бака или змеевика встречаются колпаковые модели, которые используются для отопления мансардных помещений.Такой принцип строения печи предложил И.В. Кузнецов, и колпаковая печь названа его именем. Работа колпаковых теплообменников основана на удержании нагретого воздуха, поднимающегося вверх по дымоходу, с помощью специального колпака, который устанавливается под потолком. Движение воздуха в трубе происходит за счет естественных физических процессов.

Заключение

Для того чтобы сэкономить, вы можете установить теплообменник на трубу дымохода, 110 мм обойдутся вам в 1800 руб. С помощью такого прибора вы обеспечите более безопасную эксплуатацию отопительного прибора и станете использовать тепло рациональнее. Перед изготовлением конструкции важно обратить внимание на варианты металла, которые могут лечь в основу системы. Например, сталь используется наиболее часто, так как она сохраняет характеристики даже при воздействии высоких температур.