Банная печка с теплообменником

Высокая температура и пар в бане, которые генерируются от раскаленной печи, вызывают открытие пор в поверхностных слоях кожи и вывод токсинов с потом. Это приводит к необходимости вымыть тело от остатков шлаков после банных процедур. Как минимум здесь нужна теплая вода, а, значит, придется организовать ее подогрев и подачу в душевую. Полноценная система ГВС требует больших капиталовложений, поэтому такое простое, но функциональное решение, как теплообменник для банной печи может сохранить весомую часть семейного бюджета. О том, как соорудить самодельный водонагреватель, и пойдет речь далее.

Оглавление:

1. Что такое теплообменник?
2. Как рассчитать необходимую площадь?
3. Особенности изготовления и сборки
4. Правила безопасности

Для чего нужен теплообменник?

Люди мылись после бани и раньше, когда не было современных благ в форме централизованного теплоснабжения. Как правило, для этого в банную печь вмуровывался чан с водой, которая подогревалась, пока люди парились. Соответственно, после принятия процедур в этом же помещении можно было ополоснуть тело водой. Сегодня есть возможность объединить современные подходы к организации пространства бани и простые, эффективные решения, например, банная печка с теплообменником.

Прежде чем начать обзор существующих конструкций и пути их реализации, следует уделить внимание теории, а именно тому, как устроен и на каком принципе работает теплообменник. В нашем случае как источник тепла для нагрева воды можно использовать газы, которые возникают при сгорании топлива в топке и выбрасываются в атмосферу по трубе дымохода бани с высокой температурой. Ее вполне хватит, чтобы разогреть 50−80 литров воды за то время, пока человек будет париться. Самым простым вариантом теплообменника печки для бани является «труба в трубе». Внутри протекает греющий теплоноситель – дымовые газы, а вокруг – холодная вода, которая греется за счет теплопередачи через стенку.

Разновидности

Организовать отбор избыточного тепла дымовых отходящих газов можно по разной схеме, в зависимости от конструкции печки и возможностей по инженерному оборудованию цепи ГВС. Поскольку теплообменник не работает самостоятельно (нужна аккумулирующая емкость для подогретой воды), то классификация этих устройств идет по двум основным критериям:

• Местоположение бака для горячей воды.
• Расположение основного греющего контура.

1. На практике используются следующие основные способы установки баков:

• Непосредственно в парной. Бак размещается на одной из стен, ближе к потолку. Преимущество такого способа очевидно – сводится к минимуму объем расходных материалов и потери на гидравлическом сопротивлении, вода греется быстрее. Среди недостатков – сокращение свободного пространства парной и низкий напор воды.
• В душевой. Вариант, сходный с предыдущим, за той лишь разницей, что бак вынесен за пределы парной. В этом случае придется использовать больше труб для организации подвода воды, выдержать необходимые уклоны для обеспечения естественной циркуляции. Недостатком является низкий напор.
• На чердаке. При естественной циркуляции – это идеальный вариант для напорной системы, но он требует больше труб, арматуры, обязательного утепления магистралей.

2. Что касается самого теплообменника, то он может быть:

• Внешним. Устанавливается непосредственно на дымоход или заменяет определенный ее участок (как правило, начальный от выхода из печи).
• Внутренний. Греющий блок около корпуса печки, непосредственно контактируя с ней, либо внутри (в топке или газоходах).

3. Кроме того, существует принцип классификации теплообменников по конструктивному исполнению:

• Змеевик. Спирально закрученный трубопровод или сварная конструкция из трубчатых регистров.
• Труба в трубе. Имеет необязательно круглое сечение. Содержит внешний и внутренний элементы, между которыми образуется водяная рубашка.

Расчет площади и режимов работы

Ключевым параметром является площадь теплообмена. Если она будет слишком маленькой по отношению к требуемой тепловой мощности контура, то при установленных скоростях течения среды (для сравнения режимов работы примем их постоянными):

• Вода не будет успевать прогреваться до необходимой температуры.
• Газы будут отдавать лишь часть полезной теплоты, а остальная просто вылетит в трубу.

При расчетах поощряется запас по площади и мощности, но если переборщить, то:

1. Вода будет получать больше тепла. Так бак нагреется быстрее до требуемой температуры, но дальнейшее ее повышение вызовет кипение.

2. Газы будут отдавать больше тепла, чем нужно. Это может вызвать образование точки росы в самой трубе, что вызовет ее преждевременное разрушение. Кроме того, микроклимат в парной ухудшится, сама печь достаточно не прогреется, а попытки как-то нивелировать этот негатив приведут к повышению расхода топлива.

Оптимальным считается значение мощности не более 10 % от печного. Время нагрева воды в баке до требуемой температуры должно быть на уровне 2 часов. Этого вполне достаточно, чтобы качественно попариться и к окончанию процедур иметь возможность помыться в теплой воде.

При расчете площади используют ориентировочный показатель 1 кв. м на 5–6 кВт мощности при том, что оценочно можно получить и 10. Таким образом, формируется достаточный запас.

Процесс сборки

Если предполагается банная печка со встроенным теплообменником, то для изготовления применяют:

1. Листовую сталь. При этом получится водяная рубашка, к которой следует присоединить подводящие трубы. Все соединения происходят путем сварки, после чего готовый теплообменник проверяют на герметичность. Толщина листа должна быть не менее 3 мм.

2. Стальные или медные трубы. Формируется регистр из подающего и обратного контуров, а также промежуточных труб. Для соединения используют сварку (сталь) или пайку (медь). Проверка на герметичность обязательна.

Ни в коем случае не допускается применять оцинковку, поскольку при температуре выше 200 градусов покрытие начнет испаряться. Для теплообменника из листового металла можно будет ограничиться режущим инструментом, формирующим заготовки. Когда же планируется трубчатый агрегат, то не обойтись без вальцовочного приспособления и трубогиба.

Кроме того, существуют серийные модели, которые нужно просто установить в печь или дымоход. Примером может служить круглый (напоминающий расширительный бачок) теплообменник «Ермак» для одноименной печи с достойными отзывами потребителей. Также серийно выпускаются модели трубчатого (размещаются в промежутке дымохода) или змеевикового типа. Бак для горячей воды, скорее всего, также изготавливается из листового металла. Место его монтажа и необходимая теплоизоляция выбираются из условий эксплуатации.

Что касается труб, то тут все зависит от циркуляции. При естественном течении нужно обеспечить уклоны подающей (не менее 30°) и обратной (2–5°) линий. Расстояние от выхода из теплообменника на трубе печи до ввода в бак должно быть не более 1 м по вертикали, и 3 м по горизонтали. Если планируется напорная система, с насосом, то выбор местоположения бака свободный. Уклонами в таком случае можно пренебречь.

Рекомендации по эксплуатации

Работа печи с теплообменником для воды на трубе (или при другой организационной схеме) сопряжена с высокой температурой и давлением. Поэтому важно знать правила безопасности:

1. Обязательное применение подвижных соединений для компенсации температурного линейного расширения металла.

2. Габариты теплообменника должны соответствовать посадочным размерам банной печи.

3. Объем аккумулирующего бака должен гарантировать нагрев воды в течение 2 часов.

4. Мощность контура ГВС не должна превышать 10 % от печной.

5. Уплотнения должны выдерживать высокую температуру.

6. Подпитка холодной водой разогретого контура не допускается.

7. Необходимо регулярно следить за температурой воды в баке и вовремя ее сливать, чтобы не допустить кипения.

Универсальный теплообменник для банной печи является прекрасным вариантом использования энергии отходящих газов для бытовых нужд. Разнообразие конструкций позволяет остановиться на более приемлемом технически и финансово виде, или же собрать самодельный.