Теплообменник на дымоход своими руками: как соорудить самому

Разновидности устройства и принцип работы

На сегодняшний день существует множество вариантов конструкций теплообменников на трубу дымохода. Однако наиболее популярными считаются следующие модели:

• воздушный агрегат;
• устройство в виде змеевика;
• аппарат, оснащенный емкостью для воды;
• теплообменник из гофры.

Каждый умелец из народа, стремясь создать для своих нужд полезное устройство, вносил некоторые личные идеи, способствующие его совершенствованию. Для реализации задуманного использовались следующие комплектующие элементы:

• радиаторы от системы охлаждения автомобилей;
• разнообразные змеевики;
• металлические резервуары;
• коллекторы;
• регистры отопления;
• радиатор системы обогрева жилища.

Предлагаем ознакомиться с популярными моделями подобных аппаратов, подходящих для самостоятельного изготовления.

Это устройство, передающее тепло от дымового канала в окружающее пространство, изготавливается в виде металлической конструкции с вмонтированными в нее входными и выходными патрубками.

Принцип действия этого вида теплообменника подобен работе простейшего конвектора. Через входные отрезки металлопрокатного изделия, подсоединенные к конструкции, воздушные массы поступают в аппарат и выводятся через отверстия в его верхней части, наполняя теплом пространство отапливаемого помещения. В связи с этим эффективность печи значительно повышается, а расход топлива снижается в два раза.

При наличии определенных навыков, а также болгарки и сварочного аппарата можно изготовить воздушный теплообменник на дымоход своими руками.

Набор материалов, необходимых для создания устройства:

• часть металлического листа толщиной 1 мм с равными сторонами размером 350 мм;
• отрезок трубы длиной до 2,5 м и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см);
• кусок металлопрокатного изделия сечением в 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см;
• резервуар емкостью 20 л.

Итак, чтобы соорудить воздушный теплообменник своими руками, придерживайтесь пошаговой инструкции:

1. На металлическом листе нужно начертить и вырезать два круга, диаметр которых должен быть равен аналогичному размеру торцевых частей подготовленного резервуара.
2. По центру каждой из заготовок следует проделать отверстие, соответствующее диаметру трубы сечением 2 дюйма (5,08 см).
3. Вокруг центрального проема на обеих деталях нужно равномерно отметить точки, на месте которых сделать отверстия под отрезки трубы сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).
4. Часть металлопрокатной конструкции с указанными параметрами следует разделить с помощью болгарки. Должно получиться 8 трубок, равных по длине (по 30 см каждая).
5. Проводятся сварочные работы: к центральному отверстию крепится кусок трубы сечением 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см, а к боковым – 8 равных отрезков такой же длины и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).

После изготовления сердечника теплообменника нужно приступить к сооружению его корпуса, использовав для этого металлический резервуар:

1. С помощью болгарки срезается дно.
2. По центру боковых элементов вместилища вырезается отверстие, диаметр которого соответствует сечению дымового канала.
3. Методом сварки к проделанным проемам подсоединяются подходящие по размерам патрубки.
4. Созданный таким способом корпус надевается и приваривается на изготовленный ранее сердечник.
5. Готовое изделие нужно покрыть термостойкой краской.
6. Полученный аппарат после полного высыхания устанавливается на дымоход.

Этот вариант является наиболее простым устройством для самостоятельного изготовления. В качестве основного материала используется медная либо алюминиевая труба. Выбор таких видов металла объясняется хорошей пластичностью, гибкостью и стойкостью к коррозии. Изделие можно изогнуть в любую форму, а его оба конца завершить наружной резьбой для последующего присоединения посредством фитингов выносного бака.

Улучшить теплообмен, а вместе с тем повысить и безопасность устройства можно с помощью помещения его в кожух, изготовленный из прочного металла. Следует также применить негорючий утеплитель, например, базальтовую вату, для укладки между змеевиком и его кожухом.

Далее приступаем к монтажу собранного полностью теплообменника на дымоход. При этом важно предусмотреть расстояние до печи, чтобы дать возможность устройству нагреваться от раскаленного воздуха, а не за счет открытого огня. Оба конца змеевика подсоединяются к расширительному баку, который размещается в самой верхней зоне системы отопления.

Принцип движения воды, нагревающейся в змеевике и попадающей в систему отопления, где она подталкивает холодную жидкость к теплообменнику для нагревания, основан на методе естественной циркуляции. Однако чтобы этот процесс нормально функционировал, важно тщательно произвести расчеты, касающиеся длины и диаметра теплообменника в виде змеевика.

Нужно также учесть тот факт, что теплоноситель обычно расширяется, когда его нагрев достигает определенной температуры. Изгиб трубы следует осуществлять так, чтобы были соблюдены углы наклона подачи жидкости и ее обратного наполнения.

Несмотря на простоту изготовления такого полезного приспособления, как водяной теплообменник на трубу в виде змеевика, он обладает следующими недостатками:

• необходимость проведения сложных расчетов;
• постоянное наблюдение за давлением в отопительной системе и температурой воды;
• большой расход теплоносителя за счет его испарения в расширительном баке;
• потребность в сливании воды из системы (в случае ее неиспользования) в холодную пору;
• снижение температуры отводимых газов провоцирует сгорание топлива не в полном объеме и уменьшение тяги.

Такая конструкция отлично подойдет как для печи, так и для отопительного котла. Для ее сооружения потребуются две трубки из меди и металлический бак емкостью 20 л. В случае его отсутствия изготавливается подходящий по объему резервуар из листа стали толщиной 2,5 мм. Сварочные швы должны быть довольно тонкими.

Пошаговый алгоритм создания устройства:

1. Подготовленную емкость нужно установить неподалеку от печи на расстоянии не более 3 м. Высота от пола должна равняться 1 м.
2. В самой верхней точке бака с левой стороны, а также возле его дна с правой нужно вырезать два отверстия.
3. От нижнего проема под углом в 2 градуса отводится трубка по направлению к отопительному агрегату, а от верхнего – в противоположную сторону, но с наклоном в 20 градусов.
4. В нижний отвод на выходе следует врезать сливной кран накопительного бака. Еще один затвор, с помощью которого будет осуществляться слив теплоносителя из системы отопления, врезается здесь же, но в самой нижней точке.
5. Закончив монтаж конструкции, требуется проверить, насколько герметичен наш теплообменник. Для этого его нужно заполнить водой и проследить, нет ли протечек.

Устройство из гофры

Этот малобюджетный вариант изготавливается с помощью трех гофрированных труб из алюминия, которыми оборачивается дымоход на участке второго этажа либо мансарды. Стенки канала будут отдавать тепло подобным металлопрокатным изделиям, а нагретый воздух из них перенаправится в любую из комнат дома. Для повышения теплоотдачи гофрированные трубы заворачиваются в пищевую фольгу.

Владельцам мансард будет также интересен вариант конструкции теплообменника, функционирующего наподобие колпаковой печи: при нагревании воздушные массы направляются к верхним слоям пространства, после чего, остыв, устремляются вниз.

Такой теплообменник удобен тем, что способен уменьшить температуру раскаленной трубы дымохода и повысить пожаробезопасность в помещении.

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

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.

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%.

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.

Несложный змеевик несложно изготовить самостоятельно из медной трубки. Для дымохода диаметром 100 мм подойдет медная трубка с диаметром ¼ дюйма и длиной 3-4 м. К концам трубы следует припаять фитинги с резьбой. Затем трубку заполняют мелким песком, закручивают их и обматывают дымоход.

Виды и конструкции

Эффективность банной или отопительной печи можно повысить, оснастив ее водяным или воздушным теплообменником. Установка теплообменника на дымоходе позволит решить сразу две задачи: нагреть воду для отопительной системы или контура ГВС и выполнить теплоизоляцию дымохода.

Принцип работы

Дымовая труба металлической печки, установленной в бане, доме или гараже, при топке сильно нагревается. В зависимости от конструкции печи ее температура может быть от 200 до 500 градусов, что делает ее опасной в противопожарном плане, а случайное прикосновение к ней может вызвать сильный ожог.

Тепло от дымовой трубы можно использовать во благо, разместив на ней теплообменник: бак или змеевик. Теплоносителем в этом случае обычно выступает вода, а в некоторых случаях — воздух. При контакте теплоносителя с нагретыми стенками дымовой трубы их температура выравнивается: дымоход охлаждается, а вода или воздух в теплообменнике, напротив, нагреваются.

При нагреве теплая вода поднимается в верхнюю часть теплообменника, а оттуда по выходному штуцеру и трубе в систему или накопительный водяной бак. На место нагретой воды через входной штуцер поступает холодная. По мере нагрева циркуляция продолжается, в результате чего вода в накопителе способна нагреться до высокой температуры.

Воздушные теплообменники действуют по схожему принципу: снизу происходит забор холодного воздуха, после нагревания он поступает по трубопроводу в обогреваемые помещения. Так можно обогреть мансарду в дачном доме или комнату отдыха в бане, которые топятся периодически. Устройство водяного отопления в них невозможно, так как придется регулярно сливать и заливать в систему теплоноситель.

Теплообменник в виде бака, расположенного вокруг дымохода, делают из нержавейки или оцинкованной жести. При этом следует учесть конструкцию печи. Если в ней предусмотрен режим дожигания дымовых газов, и температура дыма на выходе из печи не превышает 200 градусов, можно использовать любой материал для изготовления теплообменника.

Чаще всего теплообменники такого типа устанавливают на банную печь и используют в качестве нагревателя воды для ГВС. Бачок оснащают штуцерами в верхней и нижней его части, к ним подключают трубы, выведенные в систему. Бак для горячей воды при этом устанавливают в душевой или парилке. Возможно использовать такую систему и для отопления подсобного помещения или гаража.

Теплообменники для промышленных печей продаются в комплекте с некоторыми модификациями, при установке новой печки можно подобрать подходящую модель с уже готовым водяным контуром. Также можно сделать теплообменник на дымоход своими руками. Для его изготовления необходимы следующие материалы:

• отрезки трубы из нержавеющей стали разного диаметра с толщиной стенок 1,5-2 мм, листовая сталь;
• 2 штуцера на 1 дюйм или ¾ дюйма для подключения к системе;
• бак-накопитель из нержавейки или оцинкованной стали объемом от 50 до 100 литров;
• медные или стальные трубы или гибкая подводка для ГВС;
• шаровый вентиль для слива теплоносителя.

Последовательность изготовления для банной печи или буржуйки:

1. Работы начинают с подготовки чертежа. Размеры бака, устанавливаемого на дымоход, зависят от диаметра трубы и типа печи. Печи простой конструкции с прямым дымоходом отличаются высокой температурой дымовых газов на выходе, поэтому размеры теплообменника могут быть достаточно большими: до 0,5 м высотой.

1. Диаметр внутренних стенок бака должен обеспечивать плотную посадку теплообменника на дымовой патрубок. Диаметр внешних стенок бака может превышать диаметр внутренних в 1,5-2,5 раза. Такие размеры обеспечат быстрый прогрев и хорошую циркуляцию теплоносителя. Печи с низкой температурой дымовых газов лучше комплектовать баком, имеющим небольшие размеры, чтобы ускорит его прогрев и избежать образования конденсата и ухудшения тяги.
2. С помощью сварочного инвертора соединяют детали заготовки, следя за герметичностью швов. В нижней и верхней части бака приваривают штуцера для подачи и отбора воды.
3. Бак устанавливают на дымовой штуцер печи внатяг, промазывая соединительный шов жаропрочным силикатным герметиком. Сверху на бак-теплообменник аналогичным образом ставят переходник с неутепленной трубы на утепленную и выводят дымоход из помещения через потолок или стену.
4. Подключают теплообменник к системе и баку-накопителю. При этом выдерживают необходимый градус наклона: труба подачи холодной воды, подсоединяемая к нижнему штуцеру, должна иметь угол не менее 1-2 градусов относительно горизонтальной плоскости, трубу подачи нагретой воду подсоединяют к верхнему штуцеру и с уклоном не менее 30 градусов выводят к накопительной емкости. Накопитель должен располагаться выше уровня теплообменника.
5. В нижней точке системы устанавливают сливной кран. В бане его можно совместить с краном забора теплой воды для парилки.
6. Перед началом эксплуатации систему необходимо заполнить водой, в противном случае металл перегреется, и его поведет, что может привести к нарушению герметичности сварных швов и утечкам.
7. Подачу воды в бак-накопитель можно сделать как ручную, так и автоматическую с помощью поплавкового крана. При ручном заполнении рекомендуется вывести на его внешнюю стенку прозрачную трубку для контроля уровня воды в баке, чтобы не запустить систему на сухую.

Для хорошей циркуляции теплоносителя необходимо использовать трубы с диаметром не менее ¾ дюйма, а их общая протяженность до накопительного бака не должна превышать 3 метра!

Теплообменник-водонагреватель, сделанный своими руками, показан на видео.

Установка бака-теплообменника на дымоход связана с проведением сварочных работ, что по силам далеко не каждому. Более простая конструкция — змеевик, обернутый в виде спирали вокруг дымовой трубы. Змеевик можно изготовить из медной или алюминиевой трубки — эти металлы легко гнутся, имеют высокую теплопроводность и не подвержены коррозии.

Диаметр трубки выбирают так, чтобы было удобно ее подключать к штуцерам водяного бака-накопителя. Для гибки удобнее трубы с диаметром не более 28 мм. Длина в любом случае не должна превышать 3 метров — это обязательное условие для естественной циркуляции теплоносителя. Для подключения нагревательного змеевика к баку используют гибкую подводку для горячей воды.

Такую конструкцию теплообменника можно использовать для получения горячей воды, реже — для отопления небольших помещений. Максимальная эффективность нагрева достигается, если установить змеевик на дымоход простой печи типа буржуйки с высокой температурой дымовых газов.

Теплообменник из трубы обычно устанавливают на дымоход металлической печи, установленной в гараже или мастерской, для получения теплой воды или отопления. Возможна также установка змеевика на банную печь.

Необходимые материалы:

• труба из меди, алюминия или стали — около 3 метров;
• гибкая подводка для ГВС диаметром ¾ дюйма — 2 штуки необходимой длины;
• накопительный бак, оснащенный поплавковым краном для подачи воды и сливным краном для ее потребления;
• шаровый вентиль для слива системы.

Последовательность выполнения работ:

1. Самое сложное при выполнении такого теплообменника — согнуть трубу в виде спирали, не уменьшив ее сечения. Медные трубы диаметром меньше 28 мм можно согнуть с помощью трубогиба без нагрева. Стальные и алюминиевые, а также трубы большего диаметра перед формовкой необходимо разогреть паяльной лампой.
2. Также можно использовать такой способ: трубу заполняют сухим песком и плотно затыкают ее концы деревянными заглушками. Гнут трубу по шаблону — трубе, имеющей диаметр дымохода, после чего убирают заглушки и высыпают песок, трубу промывают под большим напором воды.
3. На концах трубы нарезают резьбу и устанавливают переходники для подключения к системе.
4. Трубу устанавливают на дымоход. Для улучшения теплопередачи можно произвести пайку змеевика на дымовую трубу оловом, предварительно обезжирив места пайки и удалив окислы ортофосфорной кислотой.
5. Бак вешают на стену или устанавливают на опору выше уровня размещения змеевика. Подключают нагреватель к бачку с помощью гибких шлангов. В нижней точке системы устанавливают сливной кран.

При использовании теплообменника-змеевика в закрытых системах отопления необходима установка циркуляционного насоса! Теплоноситель может закипеть, и при плохой циркуляции возможен гидроудар с разрушением элементов системы!

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.

Это отличный способ организовать отопление в тех комнатах дома, где не установлены печи. Сделать такое устройство можно самостоятельно. Гофровые насадки — самая простая конструкция теплообменника.

Коэффициент полезного действия печного отопления и так не слишком велик.

Зачем же позволять теплу отводимых дымоходом газов просто так уходить в атмосферу, не производя при этом дополнительную нужную работу? Для этого и изобретены теплообменные устройства.

• Теплообменник из нержавеющей стали производится в заводских условиях, но можно сделать его самостоятельно с помощью сварки.
• Функции теплообменника в системах печного отопления
• Принцип теплообменного аппарата заключается в том, чтобы отбирать тепло от уходящих через дымоход продуктов сгорания, и посредством различного конструктивного исполнения стальных пластин (или труб) возвращать его в обогреваемое пространство.

Существуют у теплообменника и более кардинальные возможности — например, сокращать количество воздуха, потребное для устойчивой работы печи. В таком случае его называют рекуператором и применяют для повышения эффективности работы твердотопливных котлов.

Устройство и принцип работы теплообменника для бани: бак с тремя штуцерами и бак самоварного типа Поскольку продукты сгорания выходят через дымоход, то теплообменник целесообразнее всего устанавливать именно там.

В самом простом случае предстоит изготовить и смонтировать змеевик из стальных труб, образующие которых должны плотно примыкать к внутренней поверхности дымохода.

Расчеты мощности

Самостоятельно рассчитать мощность рекуператора при отсутствии исходных данных (мощности печи, температуры и количества исходящих газов в единицу времени, площади соприкосновения теплообменника и металла дымохода, скорости прохождения воздуха или воды через устройство) практически невозможно. Можно измерить мощность уже смонтированного теплообменника.

Ориентировочно стоит рассчитывать на то, что теплообменник на дымопроводе твердотопливной печи или камина прогреет пару небольших радиаторов, повысит температуру в гараже или сделает теплее комнату в мансарде, предбанник в бане.

Какие материалы можно использовать?

Качественный теплообменник на дымоход изготовляется из пищевой аустенитной нержавеющей стали. Она отлично работает при постоянном воздействии высоких температур. Никель, который содержится в составе сплава, образует на поверхности трубопровода особую пленку, которая устойчива к воздействию агрессивной среды.

Значения временного сопротивления разрыву и относительного удлинения для оцинкованной стали

В качестве материала для трубы теплообменника можно использовать оцинкованную сталь. При сильном нагреве выше 200°С цинк, который содержится в металле, начинает испаряться. При температуре 500°С его концентрация в воздухе становится опасной для здоровья человека. Но если ваша отопительная система будет работать в меньшем температурном диапазоне, данный материал полностью безопасен.

Этот вариант теплообменника самый простой и требует минимальное количество материальных затрат. Для этого используйте длинную гофрированную трубу. Ее нужно обернуть вокруг дымохода.

Применение гофрированных труб для изготовления теплообменников

Воздух внутри гофры будет очень быстро нагреваться. Его достаточно просто перенаправить в соседнее помещение. Для увеличения теплоотдачи намотайте на гофру пищевую фольгу.

Для безопасной эксплуатации отопительной системы с применением теплообменников разной конфигурации нужно все время проверять узлы соединения с дымоходом. При выявлении малейших зазоров незамедлительно восстановите герметичность швов.