Водяной теплообменник для отопления своими руками

Теплообменник своими руками

Теплообменник своими руками

Опубликовано 12.04.2015 в категории Дача // 0 комментариев // Автор: Admin

(2 голоса, в среднем: 5 из 5)

Змеевик или теплообменник. Для многих людей это совсем непонятные слова, которые ну никак не связаны с окружающими предметами. Батарея и радиатор все знают,кот а вот эти – нет. А ведь это по сути одно и то же.

Что такое теплообменник?

Давайте для начала выясним, что представляет из себя теплообменник, а также как он работает, ведь без этого мы не сможем сделать его самостоятельно или применить у себя дома.

Простыми словами он происходит от слова «тепло», то есть это устройство, которое передает тепло между различными средами. Таким образом и происходит нагрев воздуха в помещении.

Примером самого элементарного теплообменника будет охлаждение пива в контейнере с холодной водой. Вода начнет нагреваться, а пиво остужаться.

Из этого следует сделать вывод по продуктивности:

• чем выше разница в температурах между средами, тем больше тепла он передаст;
• чем больше площадь соприкосновения различных сред с теплообменником, тем выше его передача тепла;
• и, конечно же, от самого материала, чем он более теплопроводен, тем больше теплоты сможет передать.

Теперь переходим к самому главному, к самостоятельному изготовлению теплообменника. Также теплообменники применяются для газового котла.

Простейшим теплообменником так же будет являться обычная водопроводная труба, так как, если по ней течет горячая вода, то часть тепла уходит в окружающую среду этой трубу. Из этого следует, что если мы возьмем несколько метров трубы, свернем ее в форму кольца и установим в бочку, а концы трубы выведем наружу, то у нас получится простейший теплообменник, который в зависимости от ситуации, будет либо греть воду в бочке, либо охлаждать.

А теперь нам необходимо выяснить, сколько метров трубу будет нужно для нужной нам мощности. Например, нам нужна мощность эквивалентная 1,5 кВт электронагревателя. Для начала выбираем материал трубы, ее диаметр, а также предполагаемую разность температур. Например, диаметр трубы – 20 мм, разность температур

40°C. Из этого следует, что для 1,5 кВт тепла нам понадобится 4300 метров металлопластиковой трубы (коэффициент теплопроводности – 0,3), стальной – 25 метров (коэффициент теплопроводности – 50), а медной – 3,5 метра (коэффициент у нее 380). Следую расчетам выше, мы выбираем медную трубу, желательно отожженную, которую вы сможете легко согнуть и без труда прикрепить резьбовой фитинг. После данных манипуляций мы получим теплообменник змеевикового типа.

Тип «водяная рубашка»

Кроме змеевиков, своими руками вы также сможете сделать теплообменник типа «водяная рубашка». Это такие змеевеки, когда теплообмен осуществляется с помощью двух герметичных емкостей, вложенных друг в друга. Такой обмен довольно-таки часто можно заметить в маленьких котлах отопления. Основным недостатком такого теплообменника является его эксплуатационное давление, на которое они рассчитаны. Поэтому изготовить их сможет только сварщик с некоторым опытом сварки. Из подручных средств изготовить его у вас не получится.

Тип «трубная доска»

И последний, один из самых эффективных и в то же время сложных теплообменников является тип «трубная доска». А называется он так из-за вальцовочных соединений, которых здесь просто уйма.

В этот теплообменник входят три полностью герметичных емкости, две из которых соединены между собой трубами, развальцованными в торцах этих емкостей. Сам теплообмен происходит из-за перетекания жидкости от одного края к другому. Теперь вы знаете как сделать теплообменники водяные своими руками.

Как и из чего сделать теплообменники своими руками.

Теплообменник, змеевик – непонятные для многих слова, которые никак не связаны с представлением об этих предметах. Радиатор, батарея, полотенцесушитель – более понятны, потому что эти предметы мы видим и пользуемся ими каждый день. Между тем, это ведь тоже теплообменники, один из многочисленных их видов.

Что такое – теплообменник.

Понятно, что, не выяснив, что же такое теплообменник и принципов его работы, мы вряд ли сможем его сделать или применить в качестве теплообменника что-либо другое.

Если говорить простыми словами, теплообменник – это устройство для обмена энергией между различными средами, не имеющее собственного источника энергии. Т.е. печка – это не теплообменник, а тепловой щит или лежанка, через которые проходят дымовые газы от печки, и которые греют воздух в помещении, — это теплообменники.

Элементарный теплообменник мы сооружаем, когда хотим охладить бутылки с пивом в раковине мойки, используя холодную воду из водопровода. При этом наше пиво охлаждается, а вода наоборот – нагревается.

Из определения теплообменника можно сделать выводы по оценке и увеличению его эффективности. Получается, что эффективность теплообменника зависит:

— от разницы температур между средами: чем больше разница, тем больше передается энергии.

— от площади соприкосновения различных сред с теплообменником, чем больше – тем лучше.

— и от теплопроводности материала самого теплообменника: чем лучше материал проводит тепловую энергию, тем эффективней теплообменник.

По сути, любая труба, в которой течет вода (или другая жидкость) с температурой отличной от температуры окружающей среды (воздуха или тоже жидкости) – является теплообменником.

Как сделать теплообменник.

Получается, что если мы возьмем какое-то количество метров трубы, свернем её в кольца и запихнем в бочку, выведя наружу вход и выход этой трубы, мы получим теплообменник, который будет, либо греть воду в бочке, либо охлаждать, в зависимости от того, что нам нужно (обычно – греть).

Теперь, неплохо бы выяснить, какое именно количество метров трубы равно по мощности, например, 1,5 кВт ТЭНу. И вот тут на первое место выступает теплопроводность материала, из которого сделана труба. При прочих равных, а именно: диаметр трубы – 20 мм, разность температур

40 о C, получается, что металлопластиковой трубы нам понадобиться больше 4300 метров (коэффициент теплопроводности равен – 0,3), стальной – 25 метров (50), а медной – 3,5 метра (380). Вот такая вот арифметика. Вполне естественно, что лучший выбор материала для теплообменника – это медная отожженная труба, которая легко гнется, и к ней без особого труда можно присоединить резьбовой фитинг с помощью обжимного соединения (можно и припаять, но это на любителя). В этом случае у нас получится теплообменник змеевикового типа.

Своими руками, кроме змеевиков, можно сделать теплообменник типа «водяная рубашка». Это когда теплообмен происходит между двумя герметичными емкостями, вложенными одна в другую. Такой теплообмен часто используется в небольших твердотопливных котлах систем отопления. Недостатком таких теплообменников является небольшое эксплуатационное давление, на которое они обычно рассчитаны. Изготовить их сможет, пожалуй, только опытный сварщик. На «коленке» из подручных материалов сделать такой теплообменник очень проблематично.

И уж совсем сложно сделать один из самых эффективных теплообменников типа «трубная доска» из-за большого количества вальцовочных соединений. Этот теплообменник представляет собой три герметичных емкости, две из которых, по краям, соединены между собой трубами развальцованными в торцах этих емкостей. Теплообмен происходит в средней части при движении жидкости от одного края к другому.

Что еще можно использовать в качестве теплообменника.

Если негде достать медную трубу, а во дворе присутствует небольшая свалка металлолома, то можно попробовать найти какую-нибудь альтернативу. Например, полотенцесушители – прекрасно подойдут на роль змеевика в самодельном теплообменнике. Подойдут старые радиаторы системы отопления, лишь бы не текли. Автомобильные радиаторы и радиаторы автомобильных печек – это тоже готовые теплообменники, которые можно использовать как греющий элемент, придумав переходники для них, и ,если нужно, объединив их для увеличения общей площади теплообмена.

Прекрасные теплообменники получатся из старых газовых водогрейных колонок, тем более, что при этом практически ничего переделывать не нужно.

Принцип действия любого теплообменника везде, где бы он не находился, одинаков, поэтому, в зависимости от конкретных условий, он может греть или охлаждать любую среду: жидкость, газ или твердое вещество. Все зависит от задачи, которую наш теплообменник должен будет решать, и от вашей инженерной фантазии.

Теплообменник: делаем своими руками

Собрать теплообменник своими руками заставляют самые разные обстоятельства. Так, подобным обстоятельством может стать уникальная планировка здания. Нестандартные строения зачастую невозможно обогреть с помощью обычных батарей, поэтому приходится разрабатывать и изготавливать отопительную систему самостоятельно.

Виды теплообменников

Теплообменник для печи, изготовленный своими руками, понадобится и в случае, когда дом расположен в удаленной местности и не имеет центрального отопления. Кроме того, самодельный змеевик пригодится при наличии трудностей с газификацией или электроснабжением.

Самодельный обменник тепла хорош тем, что не только позволяет отапливать ваш дом, но и дает возможность получить горячую воду для хозяйственно-бытовых целей. В результате данный аппарат будет снабжать ей кухню, ванную комнату и баню.

Существует несколько видов теплообменников:

Тип змеевика выбирается в зависимости от количества печей, размещенных в доме, площади, занимаемой тем или иным помещением, а также материала стен. Практически все нагревательные устройства, построенные по принципу расширения горячей воды, монтируются внутри помещения.

Внешний и внутренний вид

Теплообменник для печи своими руками собирается снаружи помещения в тех случаях, когда внутри не хватает места для проведения сборки змеевика. Аппарат, а именно его резервуар, выносится за стены строения. С системой отопления внутри дома он связывается при помощи трубопроводов различного диаметра.

Внешним может быть как водяной теплообменник, так и воздушный. Нагревает подобное устройство специальная печь с помощью особой трубы, отводящей наружу продукты горения. Тепло, образующееся при горении, можно использовать для обогрева небольших по площади помещений, для этого тепловой обменник устанавливают прямо в дымоход.

К плюсам подобного нагревательного элемента можно отнести простоту технического обслуживания и ремонта, а к минусам — сложность исполнения. Дело в том, что придется монтировать аппарат на открытом воздухе и дополнительно потребуется перестройка такого элемента жилого дома, как кирпичная печь.

Конструкция теплообменника внутреннего типа несколько проще. Например, его можно разместить прямо в печи, над топкой. Для этой цели можно использовать внутреннее пространство камина. Конструкция обменника будет зависеть от конструкции домашней печи или камина.

Перед началом работ имеет смысл проконсультироваться с опытным специалистом в области обустройства отопления зданий. Он подскажет, стоит использовать регенеративный теплообменник или при проведении монтажных работ лучше всего в конструкции системы обогрева помещения применить смесительные теплообменники. На основании полученной от него информации владелец жилья сможет точно рассчитать стоимость проведения строительных работ, что напрямую влияет на то, какая конструкция теплообменника будет выбрана.

К сожалению, отопление при помощи описываемого устройства любого типа подразумевает получение значительно менее высокого КПД по сравнению с котлами, созданными при промышленном производстве. К минусам работы с таким устройством можно отнести невозможность установки на него приборов, обеспечивающих автоматический контроль за интенсивностью нагрева теплового носителя (воздуха, воды и т.д.).

Схема устройства обменника тепла

Схема роторного теплообменника обычно является достаточно стандартной и имеет такие же конструктивные элементы, которыми обладает регенеративный теплообменник. К таким элементам относят:

• кирпичную печь;
• нагревательный резервуар;
• трубки;
• трубопровод для подключения системы отопления;
• нагревательный элемент.

Печной змеевик, смонтированный в виде контура замкнутого типа, позволяет успешно заменить котлы типа TLO, которые являются энергонезависимыми. В таком виде могут быть построены смесительные теплообменники.

Схема отопления и горячее водоснабжение должны включать в себя и дополнительные элементы, такие как отопительный прибор, имеющий медный теплообменник, краны и запоры, систему водоотведения и т.д. При этом стоит знать, что медный теплообменник для отопления может использовать в качестве теплоносителя не только воду, но и специальные незамерзающие жидкости.

Если владелец жилья решил применить тип теплообменника, использующий в качестве теплоносителя воду, то стоит продумать и смонтировать систему подачи воды в контур. Это можно сделать с помощью подачи жидкости непосредственно в бак или же непосредственно в трубопровод в «обратку». Этот вариант подключения системы подачи воды позволит изготовить теплообменник, не имеющий при смешении жидкости резкого перепада температуры.

При обустройстве отопления следует предусмотреть установку на его элементах фильтров. Это позволит отопительной системе прослужить значительно дольше.

Советы при проведении монтажа

При монтаже системы следует придерживаться нескольких народных советов о том, как сделать теплообменник своими руками. Например, в качестве одного из его элементов можно использовать автомобильные радиаторы, хорошо отдающие тепло, что позволяет снизить расходы на отопление. Такой теплообменник для печки стоит относительно недорого, что позволяет сэкономить при осуществлении монтажа отопительной системы достаточно серьезную сумму.

При использовании схемы обменника, основанной на естественной циркуляции теплоносителя, максимальная длина одной «нитки» отопления не должна быть более 3 м. Изготовить теплообменник, позволяющий превысить это ограничение, в принципе возможно, но его КПД будет очень низким. Поэтому следует правильно рассчитывать габариты устройства.

Стоит при этом ориентироваться на мощность и размеры кирпичной печи, вид используемого топлива, места установки печи и на стандартную пропорцию — 1 кв. м поверхности обменника тепла равен 10 кВт. Следующий нюанс при строительстве такого устройства, как теплообменник для печки, заключается в том, что он не должен отбирать у печи более 1/10 вырабатываемой энергии. Для того чтобы уменьшить расходы на отопление, в качестве материала для труб обменника лучше всего использовать медь.

При проведении расчета для аппарата стоит заложить некоторый запас мощности. Если схема отопления не предусматривает естественной циркуляции воды, придется установить насос.

Монтаж теплообменника и его проверка

Специалисты знают, что обменник лучше всего монтировать одновременно со строительством печи. Таким образом владелец жилья избежит необходимости разбирать старую печь или разрушать часть ее кладки.

Для монтажа данного устройства необходимо:

• подготовить фундамент печи и установить на него змеевик обменника;
• при кладке печи оставить входные и выходные отверстия для труб радиатора;
• после окончания кладки дать раствору высохнуть, после чего произвести проверку получившейся отопительной системы.

Как проверить теплообменник, можно узнать из технической литературы. Самый простой способ — это просто подать воду в систему и зажечь печь. В результате вы проверите сварочные швы радиатора, соединения труб.

Если не циркулирует жидкость или вы обнаружили течь, нужно перебрать всю систему. Чтобы этого не произошло, при изготовлении резервуара обменника необходимо использовать сталь толщиной 2,5 мм, а швы должны быть минимальной ширины.

Стоит обратить внимание на обеспечение пожаробезопасности изготовленного теплообменника. Нельзя допускать появления открытого огня или утечек газа или электричества. Если владелец самостоятельно изготовил теплообменный элемент отопительной системы, то для ввода ее в эксплуатацию следует пригласить опытного сантехника, который заметит дефекты и даст рекомендации по устранению.

Если монтаж отопления проводит специализированная компания, то ее специалисты самостоятельно составят необходимую схему, произведут расчеты теплообменника и системы отопления.

Теплообменник своими руками

Теплообменником можно назвать устройство, не имеющее собственного источника нагрева, но позволяющее извлекать тепло из внешних обогревателей. При необходимости можно сделать теплообменник самостоятельно. Однако сначала следует определиться, какой именно вид конструкции вам необходим.

Как сделать теплообменник своими руками?

Наиболее простым в изготовлении является змеевик. Для его устройства лучше всего подойдет медная трубка. Она легко гнется и обладает высокой теплоотдачей. Возьмите необходимый отрезок трубки и аккуратно согните ее в спираль, поместите ее в бак или бочку. Затем выведите концы наружу и закрепите. К окончаниям трубки при помощи обжимных соединений присоедините резьбовой фитинг. В результате у вас получится теплообменник – змеевик. В качестве альтернативы медной трубки можно использовать и другие легкогнущиеся трубки. Это может быть металлопласт или алюминий.

Другой разновидностью теплообменника является так называемая водяная рубашка. Наибольшее распространение такой вид теплообменников имеет в небольших котлах систем отопления и представляет собой герметичную емкость, установленную внутри котла и позволяющую нагревать воду от циркулирующей жидкости в системе отопления дома. Недостатком такого вида теплообменника является невысокая пропускная способность и зависимость от температуры в системе.

Более сложным для самостоятельного изготовления, но и более эффективным теплообменником является конструкция под названием трубная доска. Для самостоятельного изготовления потребуется несколько вальцовочных соединений. Состоит такой тип теплообменника из трех и более герметичных емкостей, соединенных трубами. Находящиеся по разным концам емкости соединены развальцованными на концах трубами. Циркуляция жидкости межу ними дает необходимый теплообмен в средней части конструкции.

Если желание сделать теплообменник самостоятельно, не делая больших затрат, в качестве основного материала можно использовать автомобильные радиаторы, радиаторы отопления или газовые колонки.

Особое внимание на устройство теплообменника стоит обратить владельцам дач или небольших коттеджей, находящихся за городом и не имеющих возможности пользования природным газом. Устройство небольшой каменной печи снабженной теплообменником, позволит наслаждаться теплом и уютом во всех помещениях. Для этого потребуется вмонтировать в печь две емкости, соединенные между собой несколькими трубами. Одна емкость должна быть прямоугольной и располагаться в низу, а другая цилиндрической, наверху. Для необходимой циркуляции трубы системы отопления требуется закольцевать в закрытый контур, чтобы выход горячей воды был из верхней цилиндрической емкости, а вход остывшей в нижний прямоугольный. Подчиняясь неизбежным законам физики, горячая вода будет подниматься вверх, обеспечивая необходимую циркуляцию жидкости по всем помещениям. При такой конструкции необходимо в верхней точке контура установить расширительный бачек, с помощью которого будет поддерживаться уровень жидкости в системе, и устраняться воздушные пробки. Стоит заметить, что принцип теплообмена может служить не только для нагрева, но и для охлаждения жидкости.

Изготовление теплообменника своими руками | теплообменник для печи

Любую систему домашнего отопления невозможно организовать без использования особого устройства – теплообменника, в котором происходит передача тепла от источника к теплоносителю. Большое количество различных видов подобных изделий, а так же вариантов организации процесса теплообмена не ограничивает возможности некоторых домашних умельцев в самостоятельном изготовлении теплообменников и использования их в своем домашнем хозяйстве.

В качестве источника тепла могут выступать различные среды – газы, жидкости и пар. Основная задача устройства – обеспечение оптимальной передачи тела от источника теплоносителю. В этом процессе особую роль играет такое свойство материалов, как теплопроводность. Различные вещества при равных прочих данных обладают различной способностью передавать тепло. В связи с этим, каждый материал может иметь те или иные ограничения использования при самостоятельном изготовлении теплообменных устройств.

Так, металлопластиковая или пластиковая трубы обладают теплопроводностью, в двести раз меньшей, чем стальная, которая в свою очередь проводит в 7,5 раза меньше тепла, чем медная. Это значительно влияет как на работу самого теплообменника, так и на его размеры. При равном диаметре и количестве передаваемого тепла понадобится около 3,5 метров медной, или 25 стальной или 4000 металлопластиковой трубы.

Кроме того, отличительной особенностью меди является ее высокая пластичность, что позволяет получать витую спираль из трубы и значительно сокращать пространство, занимаемое ею.

Применение подобных спиральных конструкций позволяет значительно минимизировать размеры устройства при максимальной их работоспособности.

Часто при проектировании и постройке устройства своими руками используется емкость различного объема, в которой устанавливается и закрепляется змеевик из трубок, выполненных из того или иного материала. При различных технологиях теплоноситель может перемещаться как внутри трубок, так и в емкости, то есть в межтрубном пространстве. Тот или иной принцип работы прибора зависит от источников тепла. Кроме этого, самодельный теплообменник может выполнять не только функцию обогревателя, но и холодильника.

Наиболее часто применение прибор в качестве нагревателя. Например, на приусадебном или дачном участке часто возникает необходимость получения подогретой воды, используемой для полива растений или организации работы летнего душа. При этом процесс хочется организовать c минимальными финансовыми затратами. Одним из лучших источников тепла в теплое время года может стать солнечная энергия. Для ее использования достаточно изготовить деревянный щит достаточно большого размера, окрасить его в темный цвет и закрепить на его поверхности несколько витков резиновых, пластмассовых или металлических трубок, присоединенных к системе водопровода.

Расположив основание конструкции под углом к поверхности земли, и сориентировав его рабочей плоскостью к солнцу можно без лишних затрат получить необходимое количество подогретой воды. Вместо использования покупных трубок возможно использование в качестве трубопровода для самодельного солнечного теплообменника емкостей, изготовленных из использованных пластиковых бутылок, отрезав у них дно и соединив их друг с другом.

Наиболее частым вариантом использования теплообменников является организация внутридомовой системы водяного отопления. Используя различные источники получения тепловой энергии, ее передают теплоносителю, перемещающемуся под давлением по трубопроводам. На этом принципе основана работа различных отопительных котлов, использующих энергию горения твердого топлива, природного газа или различных видов нефтепродуктов. Предлагаем вниманию читателей один из вариантов организации системы отопления с использованием трубного теплообменника, изготовленного своими руками из стальной трубы подходящего диаметра.

Самодельный теплообменник для печи

В качестве источника тепла используется небольшая печь с топкой, в непосредственной близости от которой монтируется стальная трубная конструкция, сваренная из деталей достаточного большого диаметра. Это связано с большим количеством получаемой тепловой энергии при работе печи и необходимостью максимально быстрой передачи ее теплоносителю.

После изготовления фундамента печи непосредственно в полость топки устанавливается и в процессе кладки крепится трубчатый элемент теплообменного устройства. На входной и выходной трубе выполнена резьба для монтажа устройства к системе теплопровода. В дальнейшем последовательно укладывая ряды кирпича необходимо постоянно контролировать положение элемента теплообменника.

После завершения изготовления печи необходимо присоединить самодельный теплообменник к системе отопления, заполнить ее водой и осуществить топку печи. В связи с высокими температурами в зоне горения особые требования при изготовлении предъявляются как качеству сварных швов, так и материалу, из которого изготовлены металлические трубы устройства.

Независимо от способа организации работы самодельного теплообменника одной из основных проблем, значительно влияющих на их работу, является коррозия материала, используемого для изготовления труб. Как правило, все металлические материалы имеют достаточно низкое сопротивление разрушению под действием активных сред. В связи с этим возникает необходимость защиты деталей теплообменника изнутри. Конечно, возможно применение синтетических материалов, но, как уже отмечалось выше, их теплопроводность очень далека от идеала. Одним из вероятностных решений данной проблемы может стать применение в качестве материала для труб алюминия, являющегося относительно коррозионностойким. Единственным ограничением его применения является уровень внутреннего давления системы. Оптимальным материалом являются стальные или медные трубы с внутренним напылением различных металлов, значительно повышающих их долговечность.

Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации – нам интересно ваше мнение

Здравствуйте! Помогите, пожалуйста, с точным поэтапным описанием, как сделать теплообменник для котла своими руками. Очень нужна Ваша помощь.

Самый простой в изготовлении конечно теплообменник — труба в трубе, там не надо много материала, хотя все зависит от того для каких целей он вам нужен.

Источник