Для того, чтобы печь могла использоваться, как источник тепла для системы водяного отопления дома, в ней должен быть обязательно установлен теплообменник, в котором циркулирует жидкий теплоноситель, чаще всего вода. Его еще называют печной котел или регистр. В этой статье мы рассмотрим, как изготовить такой теплообменник для печи своими руками и каким он может быть, в зависимости от вида самой печи и материала, используемого для его изготовления.
Для того, чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками можно использовать листовую «черную» сталь толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенок и диаметром 30-50 мм. Как вариант, для этой цели может использоваться лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за высокой их стоимости, эти материалы при самостоятельном изготовлении печных котлов используются крайне редко.
Из листового металла такие регистры изготовить проще. Их легче чистить при эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как в своем большинстве своем они являются сплошными и в теплообмене участвует только внутренняя их поверхность, обращенная к пламени.
Печные котлы из труб, при тех же габаритных размерах, как правило, имеют большую теплообменную площадь (хотя это зависит еще и от количества и от диаметра труб), так как позволяют пламени или горячим газам контактировать, практически, со всей их поверхностью. Но они более сложны в изготовлении. Особенно это касается конструкций, состоящих полностью из труб круглого сечения.
Если для изготовления теплообменника для печи с водяным контуром используются трубы, то лучше всего, если они будут бесшовными (цельнотянутыми). Если же используются шовные трубы, то швы придется дополнительно укреплять сварным швом и располагать с наружной стороны регистра (со стороны кирпичной кладки).
Очень часто при изготовлении печных котлов трубы и листовое железо комбинируют. Делается это для того, чтобы использовать их положительные качества: чтобы и изготавливать было проще, и теплообменная площадь была достаточной.
Каких видов могут быть самодельные печные теплообменники
Кроме, рассмотренных выше, конструкционных различий печных котлов, зависящих от выбранного материала для их изготовления, их конструкции могут отличаться и в зависимости от вида печи , для которой они собственно и предназначены. Такие печи могут быть отопительными или отопительно-варочными.
Конструкция теплообменника для отопительно-варочной печи отличается тем, что в верхней его части есть открытое пространство для доступа пламени к варочной плите. В регистрах же для отопительных печей верхняя часть, как правило, закрыта сплошным листом или рядами труб.
Форма и размеры печных котлов подбираются в соответствии с размерами и формой того места, где их предполагается установить (чаще всего это топливник печи), а также в зависимости от его необходимой тепловой мощности.
Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром
Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенные конструкции, выполненные отдельно из листового металла и труб, а также их комбинирования.
Вариант 1.
Теплообменник представляет собой сплошную П-образную конструкцию, сваренную из листового металла, предназначенную для расположения в топливнике отопительной печи. Теплообменной поверхностью являются его внутренние стенки.
Теплообменник из листового металла для отопительной печи
Вариант 2 .
Печной котел из труб. Холодная вода из системы подается через «обратку» в нижнюю U-образную трубу основания теплообменника (диаметром 40-50 мм и с толщиной стенки 3-4 мм), постепенно нагреваясь, она по Г-образным вертикальным трубам (такого же сечения, как и U-образное основание или меньше) поднимается вверх и попадает в верхнюю трубу-коллектор, а из нее, уже нагретой, в систему отопления дома. Такой регистр является более эффективным, чем изготовленный из листовой стали, но и более сложным в изготовлении, так как придется делать множество стыков труб между собой и сваривать их.
Печной регистр для отопительной печи из труб
Вариант 3.
Боковые поверхности этого регистра изготавливаются из листового металла толщиной 3-5 мм и представляют собой сплошные панели толщиной 40-45 мм, а верхней части они соединены между собой рядом горизонтальных труб диаметром 40-50 мм.
Использование труб вместо сплошной поверхности (как в варианте 1) позволяет увеличить площадь соприкосновения с нагревающей средой, а использование листового металла для боковых панелей, упрощает процесс изготовления, что немаловажно если вы решите его сделать своими руками.
Печной котел из листового металла и труб для отопительной печи
Печные котлы (регистры) для отопительно-варочных печей
Теплообменники для отопительно-варочных печей могут также быть изготовлены, как из листового железа, так и труб (круглых или профильных), а также при их комбинировании. Рассмотрим несколько вариантов.
Вариант 1.
Теплообменник для отопительно-варочной печи или кухонной плиты в виде двух сплошных боковых панелей из листового металла («книжка»), соединенных между собой.
Теплообменник для отопительно-варочной печи
Вариант 2.
Печной котел из труб круглого и прямоугольного сечения: круглые (диаметром 40-50х4 мм) расположены горизонтально и соединены в конструкцию с помощью прямоугольных 50-60х40х4 мм. Такая комбинация разных видов труб облегчает изготовление котла. Размеры а, б, в и г рассчитываются, в зависимости от размеров топливника и необходимой мощности регистра.
Теплообменник для отопительно-варочной печи из круглых и профильных труб
Вариант 3.
Теплообменный регистр только из круглых труб. Представляет собой два горизонтальных контура, соединенных вертикальными трубами. Холодная вода из системы подается в нижний контур, а нагретая с верхнего контура подается обратно в систему отопления.
Регистр для отопительно-варочной печи из труб
Как подобрать или рассчитать размеры печного котла
После того, как вы выбрали вид теплообменника, необходимо определиться с его размерами. С одной стороны его габариты должны соответствовать размеру места, куда он будет установлен.
Чаще всего теплообменники помещают в топливник печи, но иногда в дымовых каналах или камере бесканальной печи. При этом необходимо учесть, что между кирпичной кладкой и регистром должен быть зазор 0,5-1 см, учитывающий тепловое расширение металла.
Кроме этого, необходимо знать требуемую мощность печного теплообменника. Как ее определить?
Она зависит от тепловой мощности системы водяного отопления, необходимой для обогрева дома, которая в свою очередь зависит от теплоизоляционных свойств его наружных конструкций и максимальной отрицательной температуры наружного воздуха зимой. Упрощенно можно ориентироваться на средний показатель: 10-12 кВт на 100 м 2 площади дома.
Как же вычислить необходимую площадь печного котла, для обеспечения такой тепловой мощности? В среднем, принято считать, что для обеспечения тепловой мощности 5-10 кВт необходимо около 1 м 2 теплообменной поверхности котла. Величина этого показателя зависит от температуры горячих газов, соприкасающихся с теплообменником и температур воды (теплоносителя) на его выходе и входе, что в свою очередь, в значительной степени зависит от режима топки и вида топлива.
Полную мощность теплообменника можно вычислить по формуле:
Q=SQуд,
где: Qуд
– его удельная мощность, ккал/час;
S
– его полезная площадь (соприкосновения с нагревающей средой), м 2 .
Удельную мощность можно вычислить по формуле:
Qуд = k(T-t)S ,
где: k
=12 ккал/час на 1°С – коэффициент теплопередачи «газ-вода» через стальную поверхность;
Т
= (Tмакс+Tмин)/2 – средняя температура нагревающей среды (пламя, газы), °С;
t
= (tмакс+tмин)/2– средняя температура теплоносителя (вход+выход/2), °С.
Если печь будет работать периодически (около 2 часов) на дровах, то средние температуры среды и теплоносителя будут максимум: 500 и 70°С соответственно и с 1 м 2 теплообменника в этом случае можно будет получить максимум 6 кВт тепловой мощности.
Если печь будет работать на угле и постоянно, то средние максимальные средние показатели среды и теплоносителя могут быть: 800 и 70 °С соответственно. В этом случае с 1 м 2 площади печного котла можно будет снять около 10 кВт.
Если известна общая требуемая тепловая мощность котла и режим топки (а значит и удельная его мощность), то вполне можно определить, какую полезную площадь поверхности он должен иметь:
S =Q/Qуд, м 2 .
В зависимости от того из какого материала будет изготавливаться теплообменник, можно подсчитать, сколько потребуется труб или листового металла, чтобы обеспечить такую площадь соприкосновения с нагревающей средой. При этом в расчет берется только та поверхность, которая будет непосредственно контактировать с горячими газами или пламенем.
Например, если печной котел будет изготавливаться сплошным (только из листового металла), то в расчет следует принимать только внутреннюю его поверхность. Если же он будет изготавливаться из труб, то практически вся их поверхность будет участвовать в теплообмене (их длина х диаметр х 3,14). При комбинировании разных материалов, необходимо будет вычислять площадь соприкосновения с нагревающей средой каждого элемента отдельно, а потом суммировать.
Если необходимо увеличить тепловую мощность котла при тех же габаритных размерах, можно в его конструкцию добавить дополнительные элементы (например, трубы). Если же его мощность получается слишком большой, то можно уменьшить его длину. Другими словами: в каждом конкретном случае необходимо делать расчет и корректировку размеров регистра, привязывая их к размерам и конструкции самой печи, а также мощности системы водяного отопления дома, которую придется обеспечивать тепловой энергией.
Изготовление своими руками
После того, как подобран вид печного котла, материал и сделан расчет размеров можно приступать к его изготовлению своими руками. При этом необходимо обратить внимание на качество сварочных работ. Оно должно быть на высоком уровне, так как данный агрегат будет эксплуатироваться в достаточно агрессивной среде, а для того чтобы выполнить его ремонт, скорее всего, придется разбирать печь или ее часть. Поэтому, если вы не уверены в своих способностях сварщика, то лучше эту работу поручить опытному специалисту, предварительно заготовив все необходимые элементы конструкции.
После выполнения сварочных работ необходимо заполнить регистр водой, проверить нет ли протечек и выполнить его опрессовку при давлении, превышающем рабочее в системе отопления, как минимум, в 2 раза.
Теплообменник для печи своими руками видео:
Вариантов обогрева собственного частного дома – масса.
Как правило. Распространены кирпичные печи – жар от топки и треск дров делают атмосферу уютной и неповторимой. Однако нагретые кирпичи не могут в полной мере сделать жилище тёплым на каждом его участке.Для этого агрегат модернизируют, и кладка печи с водяным отоплением уже достаточно распространена. Как провести работу самостоятельно и избежать погрешностей, снижающих КПД русской печи – описано ниже.
Схема и принцип действия печи с водяным отоплением
До того как начать работу, мастеру понадобится естественное представление всего агрегата. Для этого составляется схема с реальными параметрами печи и котла, система отопления может быть самой простой – последовательно соединённые радиаторы, замыкающиеся контуром из труб на котле.
Важно рассчитать теплопотери дома, чтобы размеры котла полностью покрывали расходы энергии. От того, каким будет котёл, зависят реальные размеры печи. Если владельцу трудно самостоятельно сделать расчёты и чертёж, то всегда есть возможность заказать проект у профессионалов, где детально освещён каждый момент.
Котёл представляет собой чугунную ёмкость с двумя отверстиями – они служат подачей-обраткой. На подающей линии должна быть сделана врезка для расширительного котла, туда в случае необходимости доливают воду, так как носитель имеет свойство испаряться. К системе подключён циркуляционный насос, позволяющий быстро прогревать помещения, тем самым используя КПД в полном объёме.
Самостоятельная кладка печей с котлом водяного отопления тоже вполне возможна. Ведут процесс с фундамента, затем в подготовленную топочную камеру устанавливают сваренный агрегат и завершают кладку, предусмотрительно оставляя выходы для присоединения котла к системе отопления.
Как самостоятельно сложить печь с водяным котлом
Работа делится на несколько этапов:
- Изготовление чугунного котла.
- Кладка печи.
- Присоединение к системе.
Материалы, которые понадобятся для процесса, описаны для каждого этапа. Итак:
Чугунный котёл
Почему требуется применение этого вида металла? Он обладает стойкостью к высоким постоянным температурам.
Однако следует внимательно относиться к такому факту, что чугун хрупок и перепады температур – заливка холодного носителя или резкий розжиг после долгого перерыва способны не лучшим образом повлиять на состояние котла. Для конструкции подойдут обыкновенные радиаторы отопления. С ними поступают следующим образом:
- Разбирают на составные части.
- Избавляются от прокладок.
- Промывают секции раствором соляной кислоты – она поможет избавиться от накипи и других соединений, способных повлиять на нормальную работу котла.
- Затем секции собирают, используя асбестовый шнур, вымоченный в олифе или краске. Шнур отжимают и плотно наматывают на соединения, осторожно сбивая секции вместе.
- Подачу и обратку монтируют диагонально, оставшиеся два отверстия заваривают.
Кладка котла
В старину печь складывали раньше дома. Стенами окружали получившуюся конструкцию и таким образом, каждая светёлка получала свою порцию тепла. Так как наша печь будет обеспечивать теплом все комнаты благодаря системе, то не имеет смысла делать печь по центру дома – каждый метр полезной площади на счету. Итак:
Готовая труба укрывается сверху декоративным колпаком или козырьком – предохранение от природной влаги. Вода может влиять на качество топки. Таким образом, происходит кладка печи с котлом водяного отопления, схема которого наиболее проста.
Присоединение печи с котлом к системе отопления
До того как предстоит сделать фиксацию подачи-обратки печи на водяные трубы, следует заранее правильно подобрать комплектующие. Необходимо знать важное правило – печь выделяет огромное количество тепла, поэтому составные части системы должны выдержать температуру воды не ниже 80-85⁰. Далее:
Таким образом, получившаяся схема печи с водяным отоплением, воплощена в виде кирпичного агрегата с котлом. Можно приступать к сушке.
Сушка готовой печи
Приступать непосредственно к розжигу сразу нельзя. Это грозит необратимыми дефектами, перекосами и течью котла. Поступают следующим образом:
Для последующей эксплуатации владельцу нужно помнить – мусор сжигается в печи только тогда, когда процесс горения идёт в интенсивном режиме. Иначе, сильная тяга подхватит утиль и, не дав ему сгореть, унесёт его в газоходы, тем самым снижая эффективность теплоотдачи. Нельзя сжигать в печи фольгированные материалы – они плохо поддаются процессу, налипают на секции, тем самым создавая очаги высоких температур – это ведёт к перегреву и деформации котла.
Если кладка печи велась из не слишком презентабельного материала, то после проверки всех рабочих качеств агрегата, его облицовывают клинкерной плиткой, изразцами, декоративным кирпичом, способным перенести высокие температуры – предложений от производителей масса.
Домашние печи с водяным отоплением, схема которых заранее выверена, будут служить своим владельцам верой и правдой много лет, окупая затраты на собственную конструкцию уже в первый год эксплуатации. Важно только регулярно подвергать систему профилактике – менять выпавшие кирпичи, основательно прочищать газоходы и общий дымоход, проверять поверхность котла на дефекты в виде трещин. Обычно ремонтные работы переносятся на летний период, чтобы зимой наслаждаться теплом и треском березовых поленьев внутри.
Требуется включить JavaScript или обновить плеер!