Теплообменник своими руками: виды, устройство системы, изготовление и сборка своими руками

Теплообменник – устройство, предназначенное для эффективной передачи тепла от одного теплоносителя другому.

Содержание:

• Делаем своими руками ↓
• Изготовление пластинчатого теплообменника ↓
• Изготовление водяного теплообменника для печи ↓
• Воздушный теплообменник ↓
• Труба в трубе ↓
• Промывка теплообменника ↓
• Виды ↓
• Поверхностный ↓
• Смесительный ↓
• Блиц-советы ↓

Такой процесс может быть осуществлён несколько раз в одной системе, ведь частным случаем теплообменника является и радиатор отопления, и газовый или электрический котёл.

Наиболее распространённая модель теплообменника, используемая в системе отопления, представляет собой 2 металлические ёмкости, которые подобно матрёшке находятся одна в другой, и через металлическую стенку производят передачу тепла.

Достоинства такого механизма заключается в том, что благодаря герметичной конструкции не происходит взаимное перемешивание однородных сред, а при использовании разных по физическим свойствам теплоносителей не происходит перемешивания.

Делаем своими руками

Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.

Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• 2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
• плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
• электроды;

Процесс сборки:

1. Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
2. Затем, из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
3. Рифлёные квадраты свариваются друг с другом, полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
4. В итоге, получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.
5. В том случае, когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм – 2 шт; 300 *30 мм – 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
6. В каждом из коллекторовделается отверстие, к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
7. Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной – в верхней.

Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.

Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.

Теплообменник такой конструкции можно использовать для передачи тепла от одной жидкости, к другой. Для этого на открытые части пластин приваривается с 2 сторон стальная рубашка с патрубком вышеописанной конструкции.

Чертеж:

Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.

Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:

• труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
• труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
• стальной лист толщиной 4 мм;
• сварочный аппарат;
• электроды;
• газовый резак;
• белый маркер;

Процесс изготовления:

1. Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
2. Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
3. В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
4. Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
5. Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних “блинов”. Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и  дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
6. Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней – осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.

Воздушный теплообменник

Воздушный теплообменник – это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.

Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.

Труба в трубе

Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.

Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:

• электросварка;
• электроды;
• болгарка;
• труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
• труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
• стальной лист толщиной 4 мм;

Процесс изготовления:

1. Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
2. Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
3. В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.

Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.

При подключении такой системы, как правило, теплообменник располагается в горизонтальной плоскости, а циркуляция жидкостей для повышения КПД осуществляется разнонаправлен о.

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника  труба в трубе:

Промывка теплообменника

Своевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Виды

Существует 2 типа теплообменников:

Поверхностный

Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные  минеральные масла и химические вещества.

Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:

1. Рекуперативные – передают тепло через стенку теплоносителя.
2. Регенеративные – такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный

При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.

Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.

Блиц-советы

1. Чтобы избежать образования накипи в системе отопления, необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
2. Используя самодельное устройстводля теплообмена между газами, образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
3. При использовании котлов или печек, в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.

Когда в доме имеется печь, то не стоит торопиться ее разбирать. Ведь, установив в ней теплообменник, можно провести модернизацию оборудования и сделать отопительную систему более усовершенствованной. Как сделать теплообменник, да еще и своими руками для отопления частного дома, будет интересно узнать всем домовладельцам, кто до сих пор использует печное отопление.

Функциональные особенности теплообменников

Прежде чем начать изготавливать теплообменник, следует понять характер выполняемой им функции в отопительной системе. Принцип работы этого приспособления реализован в устройствах электрокотлов, газовых и твердотопливных. Теплообменник представляет собой конструкцию из изогнутых труб, которые размещаются внутри отопительного оборудования и нагреваются при помощи источника энергии.

По трубам теплообменника проходит теплоноситель, например, вода, которая нагревается и отправляется в радиаторы, на ее место поступает остывшая вода из батарей и снова нагревается. Таким образом, происходит отопление дома. В качестве теплоносителя могут использоваться газы, тогда в качестве нагревательного элемента будет работать рекуператор. Однако в жилых домах такой аппарат используется крайне редко.

Установив в печь теплообменник, можно получить полноценную систему отопления.

Подбор материала

Следует сразу отметить, что в домашних условиях создать теплообменник как на заводе практически невозможно. Вместе с тем, самодельная конструкция по функционалу не будет уступать созданной на предприятии.

Можно придать любую форму конструкции, но наиболее популярными вариантами является система, выполненная из нескольких металлических труб в виде решетки или пластин. В связи с тем, что температура горения достаточно высокая, тем более когда в качестве топлива используется уголь, следует особое внимание уделить выбору материала, а также уровню качества швов сварки. Кроме того, важную роль имеет тип металла, поскольку у каждого своя теплопроводность. Если взять медную трубу, то она в 7 раз будет превышать коэффициент теплопроводности, чем аналогичная труба, изготовленная из стали. При идентичном диаметре и объеме передаваемого тепла достаточно 3,5 метра медной трубы, при этих же параметрах стальной понадобится 27 метров.

Нагревательные элементы из меди самые дорогие, но эффективные. Если нет возможности потратиться на приобретение таких материалов, можно приобрести стальные трубы, но при этом их диаметр должен быть не менее 3,5 сантиметров.

Для справки! В том случае, если в качестве топлива будет использоваться уголь, то наиболее рациональным вариантом будет установка теплообменника из чугуна. Это самый прочный и теплоустойчивый металл. Кроме того, в качестве нагревательного элемента можно использовать старые чугунные батареи.

Расчет мощности

Очень сложно сделать идеальную систему отопления, не зная мощности теплообменника. При расчете данного показателя следуют учесть следующие параметры:

• диаметр труб;
• длину нагревательного прибора;
• теплопроводность используемого металла;
• максимальную температуру горения топлива;
• скорость циркуляции жидкости.

Если установить данные исходные величины проблематично, можно воспользоваться усредненным расчетом, исходя из того, что для получения мощности в 1 кВт, понадобится метр трубы с радиусом не менее 2,5 сантиметров.

Конструкция и монтаж

Нагревательный элемент может быть выполнен в виде регистра – решетки из гладко сваренных труб. Это наиболее распространенная конструкция. Однако ее можно упростить, сделав в виде бака, в форме цилиндра или прямоугольника. Основное условие – достаточная площадь для осуществления процесса обмена жидкости.

При изготовлении нагревательного элемента требуется соблюдение следующих правил:

1. Во избежание закипания воды внутренний объем труб должен быть не менее 50 мм.
2. Металл не должен прогорать, поэтому его рекомендуемая толщина составляет минимум 3 мм.
3. При нагреве металл имеет способность расширяться, этот момент следует учесть, предусмотрев расстояние между стенами топки и нагревательным элементом.

Процесс установки нагревательного элемента состоит из нескольких простых действий:

• на дно топочной емкости печи уложить теплообменник;
• в печи предусмотреть отверстия для труб.

Далее следует соединить нагревательный элемент с отопительной системой и запустить воду.

Преимущества теплообменника

Нагревательный элемент в системе отопления, установленный в печи, имеет свои преимущества. Среди основных плюсов можно выделить следующие:

1. Простота изготовления и монтажа.
2. В доме появляется комбинированное отопление, что дает возможность отапливать большие площади, а не только локально одно помещение.
3. Возможность использовать разные виды топлива. Например, котлы ориентированы только на конкретный вид, а печь можно топить любыми твердыми энергоносителями.
4. Печь придает интерьеру особый шарм и уют, а благодаря новой функции она будет приносить еще больше пользы.

Несмотря на очевидные преимущества, следует отметить, что в сравнении с котлами, сделанными в заводских условиях, КПД будет ниже, кроме того, отсутствует автоматический контроль температуры нагрева теплоносителя. Вместе с тем, стоимость заводских котлов не каждому по карману, а изготовление отопительной системы своими руками с использованием самодельного элемента нагревания под силу каждому.

2018-05-03

Теплообменник – сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной. Простым устройством считается комнатный радиатор с водным источником тепла.

От промежуточного материала в системе, то есть теплообменника, зависит степень проводимости тепла, лучшие показатели проводимости у серебра и меди. Медь используется, естественно, чаще. Передача тепла у нее почти в 8 раз выше, чем например, у стали, пластик во много раз еще хуже.

Содержание:

• Принцип работы ↓
• Плюсы и минусы ↓
• Виды теплообменников ↓
• Как сделать обменник своими руками ↓
• Необходимые материалы, инструменты чертежи ↓
• Пошаговое руководство ↓
• Изготовление разных видов теплообменника ↓
• Водяной ↓
• Пластинчатый ↓
• Труба в трубе ↓
• Воздушный ↓
• Как сделать бустер для промывки теплообменника ↓
• Советы и рекомендации ↓

Принцип работы

Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.

В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел. При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки.

К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.

Плюсы и минусы

К явным преимуществам теплообменника можно отнести:

• простоту его изготовления и установки;
• отопление можно сделать комбинированным, кроме обогрева установить водяную систему отопления;
• топливо для устройства может быть разнообразным: твердым, газо – жидкообразным;
• приборы красивы внешне, можно придать интерьеру национальный стиль.

Недостатков у теплообменника два:

• отсутствует автоматический контроль за нагревом носителя;
• КПД не слишком высок.

Виды теплообменников

Теплообменники в зависимости от своего назначения бывают охладительными и нагревательными:

1. Охладительное устройство контактирует с жидкостью или холодным газом, остужая при этом горячий теплоноситель.
2. Нагревательное устройство с разогретым газом, или жидкостью отдает тепло циркулирующим потокам холодной жидкости, газа, происходит обмен.

Конструктивно теплообменники бывают:

• поверхностными, при контактах сред через промежуточную поверхность;
• регенеративными, при подаче к насадке то холодной, то горячей воды за счет нагревания и охлаждения регулируется и поддерживается температурный режим;
• смесительными, подача сред из одной в другую путем их смешивания.

Поверхностные теплообменники могут иметь разную форму, бывают:

• пластинчатыми, состоящими из множества пластин с проходящей жидкостью через их лабиринты;
• в виде змеевиков, тонких трубок, закрученных в спираль;
• труба в трубе, состоящих из двух трубок разных по диаметру и размещенных одна в другой.

Как сделать обменник своими руками

1. Для теплообменника с емкостью потребуется бак, пара трубок из меди. Можно использовать листовую сталь в толщину 2,5- 3 мм, сварить из нее резервуар нужногО объема.
2. Установите емкость от пола не менее 1 метра, от печи – не менее 3 метров.
3. Проделайте два отверстия справа, ближе к конструкции и слева – наверху.
4. Подведите к печи нижний отвод, под наклоном в 2- 3 градуса.
5. Подключите верхний отвод под углом в 20 гр., только в обратную сторону.
6. Врежьте в нижний отвод на выходе кран для слива воды из бака.
7. Внизу еще один кран для слива воды из всей системы.
8. Проверьте конструкцию, она должна быть герметичной, можно заполнить водой и под легким напором выявить места протечки, устранить их.

Необходимые материалы, инструменты чертежи

Для теплообменника стоит подобрать:

• Емкость на 90 -110 литров.
• Анод.
• Медную трубку в длину до 400 см для термонагревателя. Если нет медной трубы, можно воспользоваться алюминием, металлопластом, лишь бы хорошо гнулся.
• Регулятор мощности для регулирования подачи тепла.

Не нужно изготавливать змеевик из стали, материал плох на теплоотдачу не важно гнется, воздух нагревается благодаря меди во много раз быстрее. При использовании стали дополнительно потребуется трубогиб.

Пошаговое руководство

1. Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
2. Установите бак к началу системы отопления.
3. Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
4. Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
5. Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
6. Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
7. Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
8. Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
9. Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
10. Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
11. Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
12. Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
13. Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
14. Закройте герметично все элементы.
15. Наполните бак водой, теплообменник готов.

Водяной

Устройство имеет два сектора, нагревающих друг друга. Циркуляция воды при большой мощности происходит по замкнутому контуру в резервуаре отопительной системы, где нагревается до 180 гр. После обтекания установленных трубок вода направляется в основную систему, где температура нагрева увеличивается.

Для изготовления водяного теплообменика приготовьте:

• Емкость в форме стального бака. Установите ее к началу системы. Для водной циркуляции нужны 2 ответвления из труб, нижнее – для входа холодной воды, верхнее – для входа горячей.
• Проверьте бак на герметичность.
• Разместите медные трубчатые спирали внутри бака, 4 метра трубы на 100 литров бака хватит вполне.
• Подсоедините к медной трубке регулятор мощности.
• Чтобы перепады давления и температуры не разрушили емкость, установите анод ближе к нагревательном элементу.
• Запаяйте герметично бак.
• Наполните водой.
• Проверьте систему в работе.

Пластинчатый

Цельный блок конструкции состоит их поочередно размещенных пластин с горячими и холодными средами. Смешивания сред не происходит, поскольку уплотнитель резиновый и многослойный. Пластинчатые виды сложны для собственноручного изготовления, важна герметичность внутренних платин, а для этого нужно специальное оборудование.

Труба в трубе

Обменник состоит из большой трубы и меньшей по диаметру, вставленной внутрь. Среды перемещаются по меньшей трубе, для охлаждения подаются во внешнюю трубу. Конструкция:

• проста в изготовлении;
• легко чистится;
• долговечна;
• применима к любому теплоносителю;
• в отличие от пластинчатой трубы может работать под давлением;
• изменив размеры труб, можно подобрать оптимальную скорость для движения жидкости.

Чтобы трубы не влетели вам в копеечку, тщательно рассчитывайте расход материала.

Для изготовления конструкции подберите две медных трубки по диаметру одна больше другой на 4 мм для зазора:

1. Приварите боковой стороной тройник к обеим сторонам наружной трубы.
2. Вставьте меньшую по диаметру трубку, приварите торцы большой трубки, зафиксируйте положение меньшей трубы.
3. приварите короткие трубки к тройникам на выходе, по ним будет передвигаться жидкость.
4. При использовании стального материала, увеличьте площадь поверхности, соберите батарею из обменников в отдельности.
5. Соедините трубки отрезками, приварите поочередно к обоим тройникам, чтобы получилась змейка.

Воздушный

Воздушный теплообменник состоит из радиатора и вентилятора. Вентилятор охлаждает потоки воздуха, разгоняет их по всей системе вентиляции. Данные вид обменника устанавливают в зданиях администрации, для общественных целей.

Как сделать бустер для промывки теплообменника

Бустер состоит из резервуара, насоса для циркуляции воды и электронагревательного элемента. Не нужно разбирать котел отопления для промывки, достаточно отсоединить патрубки, к одному из них подсоединить шланг с нагнетанием через него химического раствора внутрь агрегата. Через другой патрубок раствор будет выливаться, но к нему тоже нужно подсоединить шланг.

Из химических реагентов в основном используется соляная, серная кислота, может заливаться фосфорная, азотная.

Промыть теплообменник не сложно, но соблюдать технику безопасности необходимо, то есть отключить сначала прибор от источника питания, будь то газ, вода, электроэнергия. Демонтаж нужно производить осторожно, поврежденный уплотнитель может привести к протечке конструкции, оборудование быстро выйдет из строя.

Советы и рекомендации

1. Теплообменник важно правильно спроектировать, рассчитать экономическую эффективность, процент гидравлики, обозначить потери тепла, рассчитать конструкцию по геометрическим параметрам агрегата и его узлов, рассчитать тепловую изоляцию устройства.
2. Выбирайте конструкцию для изготовления своими руками по-проще, сделать заводской агрегат практически невозможно.
3. Присоединить теплообменник к системе можно при помощи штуцеров, один поставить внизу для входа холодной воды, второй сверху для входа горячей.
4. При установке обменника ставьте трубы под уклоном согласно схеме.
5. При установке агрегата к печи и использования для топки угля в качестве материала для обменника лучше подобрать чугун, он долговечный, непрогораемый.
6. Для изготовления обменника своими руками возьмите любую модель для примера и следуйте ее параметрам.
7. При использовании печи в целях обогрева и водоснабжения обменник должен забирать на себя не более десятой части вырабатываемого тепла.
8. Пеллеты – хорошее горючее и дешевое по цене, не выделяется сажа, для чистоты очень важно.
9. Проверьте швы у обменника, нельзя допустить их течи, под давлением или высокими температурами в негодность может прийти вся конструкция.
10. Правильно производите расчеты, иначе труды дорого вам обойдутся.
11. Теплообменник по типу труба в трубе легко чистится, долго служит, просто изготовляется, может работать под давлением. Считается самым приемлемым вариантом при собственноручном изготовлении.

Как видите изготовить теплообменник самостоятельно не трудно. Для простой конструкции достаточно бака, двух медных трубок разных по диаметру, змеевика и вентилятора. За счет устройства можно не только обогреть помещение, но и охладить его.

Вещь, подобно обменнику в той, или иной форме имеется практически в каждом доме. Подойдите к работе конструктивно и обстоятельно, изготовьте чертежи, определитесь с выбором материала, следуйте вышеописанной инструкции по изготовлению, сборке и подключению устройства.

При желании и последовательных действиях соберете конструкцию не хуже магазинной, в доме будет тепло и уютно, а устройство – работать безотказно в течение длительного времени.

<index>

Традиционно для отопления частных домов используются печи. Однако в силу конструкционных особенностей или увеличения площади помещения их мощности бывает недостаточно для эффективного обогрева всего строения. В таком случае приходится искать пути для повышения теплоотдачи при тех же затратах. При желании можно сделать теплообменник для печи своими руками. Это значительно повысит уровень теплоотдачи.

Выбираем материал

Змеевик традиционно изготавливается из трубы, протяженность и диаметр которой определяются желаемым уровнем теплоотдачи. Эффективность работы конструкции будет зависеть от теплопроводности используемого материала. Чаще всего используются трубы:

• медные с коэффициентом теплопроводности 380;
• стальные с коэффициентом теплопроводности 50;
• металлопластиковые с коэффициентом теплопроводности 0,3.

Медный или металлопластиковый?

При одинаковом уровне теплоотдачи и равных поперечных размерах длина металлопластиковых труб будет в 11, а стальных в 7 раз больше, чем медных.

Именно поэтому для изготовления змеевика лучше всего использовать отожженную медную трубу.

Такой материал отличается достаточной пластичностью, а потому ему легко можно будет придать желаемую форму, например, путем гибки. К медной трубе легко подсоединяется резьбой фитинг.

Ищем подручные средства

Учитывая высокую стоимость материалов, будет уместно рассмотреть возможность использования уже отслуживших свое изделий, но еще не выработавших полностью ресурс. Это не только снизит затраты на изготовление теплообменника, но сократит время на выполнение монтажных работ. Как правило, предпочтение отдается:

• любым радиаторам отопления, не имеющим течи;
• полотенцесушителям;
• радиаторам от автомобилей и другим похожим по конструкции изделиям;
• проточным водонагревателям.

Конструктивные особенности

Чаще всего в качестве теплообменника выступает металлический бак емкостью до 5 литров с вмонтированными патрубками. Непосредственный контакт с огнем отсутствует. Прибор позволяет нагреть холодную воду, которая затем поступает в радиаторы или съемный бак большей емкости, расположенный в этой же или соседней комнате.

В результате, протапливая печь в одной комнате, можно будет обогреть и другую. По своему конструктивному исполнению теплообменник для печи может быть внешним и внутренним.

Внешний

Такой тип очень напоминает резервуар, заполняемый теплоносителем. Внутри емкости располагается часть трубы, используемая для отвода продуктов горения. По своему конструктивному исполнению внешний теплообменник более сложный, чем внутренний, так как предъявляет повышенные требования к выполнению сварочных работ.

Однако его техническое обслуживание осуществлять намного проще. При необходимости резервуар может быть демонтирован с целью удаления накипи или устранения протечки.

Внутренний

Монтируется над топкой прямо внутри печи. Отличается простотой монтажа, но при необходимости проведения технического обслуживания могут возникнуть определенные трудности. Особенно если печь выложена из кирпича.

Чтобы этого избежать, в момент разработки конструкции стоит позаботиться о ремонтопригодности будущего теплообменника.

Выбираем конструкцию прибора

Выбирая подходящий теплообменник для печи, стоит стремиться к тому, чтобы общая площадь поверхности готового изделия была наибольшей. Это позволит обеспечить наиболее эффективный обогрев помещения.

Змеевик

Наибольшее распространение получили регистры (змеевики). Такие теплообменники варят из гладкостенных труб диаметром 40 – 50 мм. Внешне они напоминают решетку характерной Г-образной формы. Для их изготовления можно использовать не только круглые, но и профильные трубы с близкой площадью поперечного сечения.

Обратку и выход горячей воды можно располагать как с одной стороны регистра, так и с разных.

Вариант выхода определяется конструктивными особенностями самой печи и схемой разводки труб в системе отопления.

Бак

Такая конструкция требует особого внимания. Из-за быстрого остывания продуктов сгорания значительно снижается тяга в самом дымоходе. Это способствует замедлению горения топлива.

Установка изделия на отопительно-варочную печь требует особого внимания. Необходимо позаботиться о том, чтобы горячие газы проходили над его верхней полкой и входили в дымоход в передней части топливника.

В таком случае плита для приготовления пищи может располагаться прямо над теплообменником. Допустимо также изготовление регистра без верхней полки. Так называемая полка состоит из нижней и боковых частей, соединенных между собой трубами.

Правила конструирования

При проработке конструкции важно обеспечить соблюдение следующих условий:

• внутренние пустоты в теплообменнике должны быть больше 5 мм. При меньшей ширине возможно закипание воды;
• для избегания прогорания материала следует использовать трубы с толщиной стенок более 3 мм;
• необходимо обязательно предусмотреть зазор 10 – 15 мм между стенкой топки и теплообменником для компенсации расширения металла при нагреве.

Приступаем к монтажу

Последовательность выполнения работ зависит от конструктивных особенностей теплообменника.

Установка прибора с регистром

При монтаже в старую печь придется разобрать часть кладки. Последовательность выполнения работ выглядит следующим образом:

1. Готовим фундамент для змеевика прямо в полости топки.
2. Устанавливаем змеевик.
3. Укладываем разобранный ряд кирпичей, оставляя места для входной и выходной части труб.
4. Подключаем теплообменник к системе отопления.

До начала эксплуатации резервуар стоит в обязательном порядке проверить на герметичность. Убедиться в отсутствии протечек можно путем заполнения его водой, желательно, под давлением.

Монтаж устройства с емкостью

Наилучший вариант для печи или камина. Изготавливается из металлического бака и двух медных трубок. Объем бака, как правило, составляет около 20 литров. При отсутствии готового изделия резервуар достаточного объема изготавливается своими руками путем сваривания листовой стали.

Для изготовления теплообменника следует использовать материал толще 2,5 мм. Сварку стоит производить таким образом, чтобы толщина формируемого шва была минимальной.

Резервуар необходимо установить на 1 метр выше уровня пола, но не дальше 3 метров от печи. В баке проделываются два отверстия: одно около дна, второе – в наивысшей точке с противоположной стороны. Эффективность теплоотдачи зависит от расположения магистралей.

Необходимо стремиться к тому, чтобы минимальное отклонение нижнего отвода в направлении пола составляло 2 градуса. Верхний должен быть подключен под углом 20 градусов в противоположном направлении.

Производится монтаж сливного крана в накопительный бак. Предусматривается еще один кран, предназначенный для слива всей системы, который устанавливается в самой нижней точке. После проверки герметичности система готова к эксплуатации. Эффективность такой печи с теплообменником можно будет по достоинству оценить в холодное время года.

О чем следует помнить?

При естественной циркуляции теплоносителя располагать теплообменник над печью следует на расстоянии 1,5 – 2,5 м. Из-за постоянного изменения геометрических параметров, трубы к стене нельзя крепить достаточно плотно. Стоит обязательно предусмотреть небольшой зазор.

Важно помнить, что если печь используется не только для обогрева дома, но и для нагрева воды, на теплообменник должно уходить максимум 10 % от общего количества выработанного тепла. При использовании для отопления конструкции с расширительным баком, объем последнего следует выбирать таким образом, чтобы находящаяся в нем вода смогла нагреться до требуемой температуры за два часа.

Трубы для обратки должны иметь меньший диаметр, чем трубы для подачи теплоносителя. Материал, предназначенный для уплотнения резьбовых соединений, выбирается с достаточным уровнем жаростойкости.

Если дом не предназначен для постоянно проживания, а используется лишь время от времени, то от водяного отопления лучше отказаться. Желательно вместо воды заливать специальный антифриз, если планируется протапливание печи с теплообменником в холодное время года. Это позволит избежать разрыва труб. Помните, что добавление теплоносителя при полном нагреве печи недопустимо.

</index>

Похожие статьи

Печки буржуйкиИспользование газовой печи для домаКонструкция газогенераторных печейРассмотрим особенности отопительно-варочных печей длительного горения

• 25 Март 2016Paroc представляет новое премиальное решение PAROC eXtra plus
• 24 Март 2016Новые водонагреватели Bosch с сухим тэном
• 11 Март 2016БИТП от АДЛ — современный продукт для надежных тепловых систем
• 10 Март 2016Новые современные решения от Danfoss

Пеллетные котлы «Пиролиз Мастер» — обзор обновленной линейки и отзывыТОП-5 твердотопливных котлов отопленияТОП-5 комбинированных котлов отопления7 лучших моделей газовых котловКакой утеплитель не грызут мышиОсобенности утеплителя ТехноблокВалерий Залетин, генеральный директор ООО НПК «Мегадор», о перспективах развития российского климатического рынка и немного о себеГенеральный директор ООО «Эксперт Инжиниринг» (торговая марка ИНЕСИС) Т.Л. Саковцева отвечает на вопросы, интересующие читателей

• Калькулятор стоимости энергоносителя для отопления
• Калькулятор стоимости устройства системы отопления
• Расчет тепловой мощности котла
• Расчет стоимости ремонтных работ
• Задать вопрос эксперту

Теплообменник — это один из самых важных элементов системы отопления. Его используют в водном или воздушном способе обогрева помещений. Наиболее часто устройство монтируют в радиатор батареи, температура которого повышается с помощью горячей воды. От небольшого по размерам теплообменника зависит прежде всего степень проводимости тепла. Среди всех материалов самыми лучшими считаются серебряные и медные изделия. Что касается меди, то она используется во всех сферах строительных отраслей, что и делает ее самым надежным расходником.

Благодаря аппарату КПД от выработки энергии эффективность обогрева повышается. При этом необязательно покупать готовую продукцию в магазине. Теплообменник можно сделать и своими руками, было бы желание.

1 Суть работы теплообменника</span></h2>

Для отопления жилых домов, офисов и промышленных помещений используют радиаторы, батареи. Существенно усилить их пользу способны электрокотлы.

Часто встречается теплообменник, который представлен двумя емкостями их металла. Одна помещается в другую наподобие матрешки. С помощью стенок вырабатываемая энергия превращается в тепло и поступает в комнату. Такая модель наиболее часто популярна среди отопительных систем.

Главным преимуществом этого устройства является герметичность. Дело в том, что разные среды не смешиваются между собой, что по законам физики не очень хорошо заканчивается. Теплоносители имеют разные свойства, и это благоприятно отображается на работе аппарата.

Рекомендуем

2 Достоинства и недостатки</span></h2>

У каждого предмета есть свои положительные и отрицательные стороны. Это касается даже теплообменника. Для начала следует выяснить, какие у него плюсы:

• Не нужно ломать голову над сложными схемами и поиском особых материалов. С теплообменником легко работать и в сборке, и в монтаже.
• Благодаря конструкции хозяин может комбинировать разные типы отопления. К централизованной системе часто подключается водяной теплый пол в качестве дополнительного источника обогрева.
• Для теплообменника используется разное по структуре топливо – дрова, уголь, торф, газ, вода. Работает при любых условиях.
• Устройство ни в коем случае не испортит интерьер помещения. Наоборот, оно аккуратно впишется в комнату, что его и вовсе будет незаметно.

У такого замечательного прибора есть два весьма значительных минуса:

• Работу теплообменника нельзя контролировать с помощью автоматики.
• КПД не настолько высок, что сможет мгновенно нагреть весь дом.

3 Разновидности конструкции</span></h2>

Поверхностный теплообменник пользуется большой популярностью среди населения. Он встречается не только в жилых комнатах, но и промышленных цехах. Обычно он комбинирует несколько отопительных систем. В устройстве между собой взаимодействуют пар и вода, масла и неорганические вещества.

В свою очередь этот теплообменник делится на рекуперативные и регенеративные. Первый вариант работает от нагрева стен носителя. В случае со вторым все обстоит иначе. Принцип заключается в том, что горячий теплоноситель нагревает поверхность обменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный. Здесь горячий носитель проникает в холодный. Благодаря смешению вырабатывается тепло и подается к элементам. Такой вид встречается практически редко.

Исключение составляет лишь солнечный водяной коллектор. При воздействии лучей носитель поступает в накопительную емкость, куда идет и горячее, и холодное водоснабжение. В результате обработки происходит повышение температуры.

4 Самостоятельная сборка</span></h2>

Если хозяину нужна помощь в более сильном обогреве комнат, то ему следует приступить к созданию теплообменника. Но перед составлением проекта и чертежа требуется выяснить тип устройства.

Существует несколько видов приборов. Несмотря на одинаковые функции, конструкции обладают разными принципами работы. Поэтому стоит разобрать каждую и решить для себя, какой подходит больше всего.

4.1 Пластинчатый прибор</span></h3>

Для создания такой конструкции необходимо запастись материалами и арсеналом инструментов. В списке обязательно должны быть:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• пара листов нержавеющей рифленой стали толщиной 0,4 см;
• плоский лист нержавеющей стали толщиной 0,4 см;
• электроды.

Пошаговая инструкция по сборке:

Берется рифленая нержавейка и режется на тридцать один квадрат со сторонами 30 сантиметров. После этого из плоского листа стали делается лента длиной 18 метров и шириной 1 сантиметр. Получившаяся полоска делится на отрезки в 30 см. Рифленые квадраты соединяются между собой с помощью сварочного аппарата, полосой в сантиметр с двух противоположных сторон так, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.

В результате этой процедуры должно выйти 15 секций в одну сторону и столько же в другую в одном корпусе в форме куба. Благодаря своей неровной поверхности рифленая нержавейка эффективно проводит тепло к носителям. При этом все среды прекрасно между собой гармонируют и не смешиваются.

Если в качестве топлива используется горячая вода, то дополнительно к коробу нужно установить специальный коллектор из нержавейки. Чтобы его сделать, требуется взять болгарку и вырезать стальные прямоугольники: две фигуры с размерами 30 на 30 см, и еще восемь – 30 на 3 см. Из заготовок выходит два полноценных коллектора, напоминающих крышки от коробки.

В каждом полученном изделии высверливается отверстие, куда затем встает патрубок. К нему в дальнейшем присоединяются все коммуникации системы отопления или водопроводные трубы по подаче горячей воды. Стоит помнить о том, что проделанные отверстия должны располагаться у одного из углов. При монтаже непосредственно на теплообменник входной патрубок ставится внизу сооружения конструкции, а выходной – вверху.

Эта модель монтируется таким образом, чтобы открытая сторона была доступна системе циркуляции горячих газов.

Теплоноситель дойдет до высокой температуры и передаст жар по рифленым пластинкам из нержавейки. Благодаря этому вода будет нагреваться и перемещаться по заданной магистрали, распространяя тепло по комнате. Пластинчатый агрегат используется для обмена теплоты между двумя жидкостями. Для осуществления этой задачи требуется приварить к пластинам специальную рубашку из стали с патрубком.

4.2 Водяное устройство</span></h3>

Печи еще встречаются среди владельцев частных домов. Но не все спешат модернизировать даже топки. Сегодня в качестве вспомогательного вида отопления довольно популярен водяной контур. Идеально подходит и для пиролизного твердотопливного котла.

Водяной теплообменник поможет более равномерно обогревать помещения. Хозяевам знакомо чувство, когда у самой печи словно раскаленная пустыня находится, а на некотором расстоянии – чуть ли не арктический холод. Но прибор исправит ситуацию.

Для создания водяного теплообменника потребуются расходники и оборудование. Профессионалы рекомендуют проверить наличие:

• труб из стали диаметром 32,5 см и метровой длины;
• труб из стали диаметром 5,7 см и длиной шесть метров;
• лист из стали толщиной 0,4 см;
• сварочный аппарат;
• электроды;
• газовый резак;
• маркер белого цвета.

Этапы сборки теплообменника:

Для начала хозяину следует взять трубу с самым широким диаметром и поставить ее на лист. Место стыка обводится маркером или мелом. Полученный кружок удаляется с помощью резака. После этого от окружности избавляться не стоит, потому что она пригодится как шаблон для еще одного отверстия.

Затем в каждом блине делается пять отверстий диаметром 5,7 см. Они должны располагаться на одинаковом друг от друга расстоянии. То же самое касается и расположения внутри – круги должны быть строго по центру. Затем берется сварочный аппарат, и с его помощью блины присоединяются к цилиндру. Все отверстия в обязательном порядке находятся напротив друг друга.

Берется вторая труба (с меньшим диаметром) и режется на куски. Длина для всех – 1 метр. Всего должно получиться пять штук. Теперь каждая из полученных трубок монтируется в ранее изготовленные отверстия так, чтобы края на миллиметр показывались из отверстий окружностей вверху и внизу конструкции. Все детали соединяются сварочным аппаратом.

Результатом проделанной работы является стальной цилиндр с небольшими трубками внутри. Они предназначены для передвижения горячего воздуха. Со временем он будет нагревать металл, а тот повысит температуру воды. Теплая жидкость разнесет тепло по помещениям дома.

Чтобы вода спокойно выполняла свои функции и протекала по коммуникациям, в самом верху и низу цилиндра фиксируются патрубки. Нижний отвечает за поступление холодной воды в емкость, а верхний нагревает ее.

4.3 Воздушный агрегат</span></h3>

Воздушный теплообменник – целая система пластин. Его обустройство абсолютно аналогично самой первой представленной модели. Разница между ними только в том, что для этого прибора нет необходимости в установке коллектора.

Вне зависимости от расположения (по вертикали или горизонтали), в качестве основного топлива используется газ. Это не тот бытовой газ, который поставляется к колонкам или кухонным плитам. Сырье – воздух в результате горения топлива. Для того чтобы воздушное устройство работало эффективнее, оно оборудуется дополнительными вентиляторами, которые помогают циркуляции теплоносителя.

4.4 Труба в трубе</span></h3>

Изготовление и пользование теплообменником по типу трубы в трубе – это весьма простые и интересные задачи. С таким прибором справится даже не очень опытный строитель.

Для самостоятельной сборки и монтажа владельцу необходимо позаботиться о наличии следующих материалов и инструментов:

• электрическая сварка;
• электроды;
• болгарка с насадкой по металлу;
• труба с диаметром 10,2 см двухметровой длины;
• труба с диаметром 5,7 см той же длины, что и предыдущая;
• лист из стали толщиной 0,4 сантиметра.

Как выполнять:

Для начала следует сделать заготовки для заглушек. Берется стальной лист, на который ставится труба с диаметром 5,7 сантиметров. На этом этапе она служит шаблоном, по которому очерчиваются и вырезаются отверстия. Затем получившиеся заглушки с помощью сварки фиксируются на самую широкую трубу так, чтобы расположение отверстий заглушек было идентично основе.

В них вставляется меньшая, и сварочный аппарат соединяет их вместе. В главной трубе снова нужно сделать пару отверстий, куда впоследствии встанут патрубки (входящий и выходящий). Между ними должно пролегать довольно большое расстояние.

Воздушный теплообменник работает по следующему принципу: горячий воздух нагревает металл, когда проходит через узкую трубу. В свою очередь стенки повышают температуру воды в полости самой широкой. Каждая среда хранит свойства, не перемешивая компоненты. Особенно это касается воды и минерального масла, которое часто применяют в ремонте и эксплуатации отопительных систем.

Следует помнить о том, что для качественной теплоотдачи агрегат должен располагаться в горизонтальном направлении. Жидкости внутри обменника двигаются в разные стороны.

5 Процедура промывки</span></h2>

Любой аппарат при длительной эксплуатации нуждается в обязательном уходе. Наблюдение за его состоянием и чистка в определенные периоды времени продлевают жизнь и оставляют качество работы на высоте. Обязательной чистке подлежат все теплообменники. Но особое внимание стоит уделить воздушному, в камере сгорания которого находятся продукты горения угля или дров.

Известен тот факт, как твердое топливо оседает в дымоходе, а в зольнике остается много шлаков. То же самое случается и с теплообменником. Если он работает по аналогии с печью или камином, то внутри труб находится большое количество отложений, мешающих газу циркулировать. КПД снижается, тепла не ощущается.

Чтобы тщательно почистить устройство и привести его в надлежащий вид, необходимо разобрать его. Каждый канал обрабатывается бытовой химией и щетками. Отдельно нужно промыть пластины от пыли и отработки топлива.

В качестве чистящего средства для магистралей обычно используются порошки от накипи, которыми чистят чайники на кухне. В водопроводной воде, поступающей в жилые дома, в большом количестве содержатся химические элементы. В результате длительного пребывания в трубах они оставляют осадок, который мешает полноценной работе теплообменника.

Для очищения поверхностей от накипи домохозяйки часто используют лимонную кислоту.

Чистка начинается с того, что хозяин приносит болгарку и просто отпиливает теплообменник. После уборки возвращает его на место и приваривает обратно. Точно так же прочищаются и устройства, работающие от воздуха.

6 Советы на будущее</span></h2>

Для того чтобы на стенках труб не образовывались пласты накипи, в качестве теплоносителя профессионалы рекомендуют брать дистиллированную воду. Получить ее очень просто, особенно когда подключен обменник «труба в трубе». Благодаря ему образуется пар, в котором нет примесей и других веществ.

Если хозяин планирует подключить к котлу самодельный теплообменник, работающий от газа, ему следует проявить предельную осторожность, особенно во время сборки. Образовавшийся зазор способен пропустить угарный газ в помещение. А это чревато опасностью для здоровья и жизни.

Стоит помнить о том, что еще на этапе проекта необходимо рассчитать размеры агрегата. В котлах площадь сечения патрубка не должна быть больше диаметра теплообменника.

Фото

Используемые источники:

• https://housetronic.ru/otoplenie/element/device/teploobmenniki-svoimi-rukami.html
• https://rusolymp.ru/stroitelstvo/kak-sdelat-teploobmennik-svoimi-rukami-dlya-otopleniya
• https://househill.ru/kommunikacii/otoplenie/element/ustrojstva/teploobmenniki.html
• https://x-teplo.ru/otoplenie/pechi-kaminy/teploobmennik-svoimi-rukami.html
• http://obustroen.ru/inghenernye-sistemy/otoplenie/oborudovanie-otopleniya/teploobmenniki-dlya-otopleniya.html