Виды и правила монтажа теплообменников на трубу дымохода

Печь, используемую для отопления дома или готовки пищи, можно переделать своими руками под агрегат, который будет нагревать воду для бытовых нужд. Для этого надо провести монтаж на трубу дымохода теплообменника. Как это сделать, рассмотрим в статье.

Что такое теплообменник

Это техническое устройство, изготовленное из материала с высоким показателем теплопроводности, в котором две среды с разной температурой соприкасаются через перегородку. Именно через стенку прибора от одной среды температура передается другой.

Существует два типа теплообменников:

1. Рекуператоры. То есть те, в которых передача температуры происходит через перегородку.
2. Регенераторы. В них среды с разными температурами соприкасаются с одной единственной поверхностью поочередно.

Существует несколько разновидностей теплообменников, отличающихся друг от друга чисто конструктивным исполнением. Это часто используемые варианты:

1. Змеевик – это трубка, накрученная на дымоходную трубу, по которой движется вода.
2. Труба в трубе. Это конструкция в виде цилиндра, насаженная на дымоход. Внутри него протекает вода, которая поступает внутрь конструкции через нижний патрубок, а выходит через патрубок, установленный верхней части теплообменника. Нагрев жидкости происходит через стенку дымохода.
3. Спиральные. В быту применяются редко, потому что конструктивно – это емкость, в которую укладывают по спирали (по внутренним стенкам) трубу, внутри движется горячая среда. К сожалению, в таком виде дымоход работать не будет.
4. Кожухотрубные. Это не бытовой агрегат. Его конструкция – это емкость, в которой вставлено большое количество трубок. По ним и перемещается среда с большой температурой, а между трубками движется вода.
5. Пластинчатые, их еще называют конвекторами. Эта модель такая же, как предыдущая. Только в ней вместо трубок установлены полые панели, по которым и движется среда с высокой температурой. А между ними вода. Эффективность передачи тепловой энергии здесь зависит от того, в каком направлении относительно друг друга перемещаются среды. Оптимально – навстречу друг другу.

*

Существует еще одна классификация, в которой теплообменники делятся на водяные и воздушные. О первых было написано выше. Что касается вторых, то с их помощью в основном организовывают дополнительное отопление помещений. Ярким представителем таких агрегатов выступает гофрированные теплообменники.

Для этого используют стальные гофрированные трубы (они гибкие), которые обвивают дымоходную трубу. Получается так, что угарные газы с высокой температурой, идущие от топки печи, отдают часть тепла воздуху, проходящему внутри гофры. Последняя соединена с улицей, обычно ее вводят в помещение через отверстие, расположенное близко к полу. Иногда устанавливают маломощный вентилятор для придания воздуху небольшой скорости. Противоположный конец гофры устанавливают в то помещение, где требуется поднять температуру.

Материалы для теплообменников

Обычно дымоход собирают из металлических труб. Редко в парилке бани или других помещениях, кроме основного дома, монтируют керамические или стеклянные дымоходы. Слишком дороги. Поэтому можно смело говорить, что эти конструкции обладают высокой тепловой отдачей. Поэтому на них можно монтировать теплообменник.

Материал для самого теплообменного аппарата выбирается из расчета выдерживания больших тепловых нагрузок, потому что температура угарных газов может доходить до +500С. Плюс, необходимо учитывать негативное воздействие воды на металл. Поэтому трубки змеевика должны быть изготовлены или из медного сплава, или из нержавеющей стали.

Если принято решение соорудить теплообменник типа труба в трубе, то для его изготовления лучше использовать конструкцию из нержавейки или оцинковки.

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.

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.

*

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.

Как установить теплообменник «труба в трубе» на дымоход

Чисто конструктивно теплообменник этого типа представляет собой бак, в котором установлена труба диаметром чуть больше диаметра дымохода. К примеру, если размер последнего 115 мм, то трубный участок должен быть в сечении 120 мм. То есть дымоход должен свободной пройти сквозь теплообменный аппарат.

Можно подойти к решению монтажа теплообменника с другой стороны. То есть диаметры двух трубных элементов выбираются одного сечения. Но соединяться они должны раструбным способом, как все элементы дымоходной системы. Это когда у участка трубного элемента один конец имеет стандартный диаметр, а второй немного расширен.

То есть получается, что труба, формирующая сквозной проход через водяной бак, становится после сборки частью дымохода. Этот вариант более эффективный в плане передачи тепловой энергии от угарных газов воде, потому что в конструкции теплообменника нет воздушной прослойки, как в первом случае.

Что касается размеров и формы бака, то первые – это диаметр, который должен быть больше диаметра дымоходной конструкции в 1,5-2,0 раза. Длина в этом плане зависит от потребности в воде. Но она ограничена длиною дымохода. Форма бака может быть разной. Но чаще используют цилиндрическую или в виде прямого параллелепипеда. Хотя встречаются и очень необычные формы.

*

Отметим, что баки для воды, устанавливаемые на дымоходы, сегодня продаются в готовом виде, но их несложно сделать своими руками. Для этого надо иметь навыки работы со сварочным аппаратом и некоторыми видами слесарных инструментов. Проще – приобрести готовое изделие определенного объема, в котором уже вмонтирована труба под дымоход требуемого сечения. Здесь же установлены патрубки (штуцера) под подачу и выход воды.

Сборка всей конструкции основывается на создании герметичных соединений. Поэтому стыки обязательно промазываются жаропрочными герметиками.

После установки теплоносителя остается только подключить его через вентиль к водопроводной сети, а с другой стороны к накопительному баку или крану (смесителю). Соединения проводят гибкими вставками или трубами соответствующего диаметра.

Важно! Теплообменный аппарат этого типа перед началом эксплуатации надо обязательно заполнить водой. Если начать растопку без нее, то велика вероятность, что металл поведет, а это приведет к разгерметизации стыков деталей.

Заключение по теме

Теплообменник, установленный на дымоходе печи, это реальная возможность сэкономить на организации горячего водоснабжения. Здесь важно грамотно провести монтаж, с учетом требований пожарной безопасности.