Теплообменники для печей — как увеличить КПД при сгорании топлива

Любой человек, решивший строить собственный дом, всегда озабочен проблемой его отопления, поскольку, в конечном итоге, именно оно является залогом комфортной жизни семьи.

Традиционным способом согреть дом в нашей стране всегда являлась кирпичная печь, которая и в наше время не теряет свою популярность. КПД различных типов печей может отличаться в разы: от 35% в случае русской печи до 80% у печи Колпакова. Но при этом хорошему хозяину всегда хочется максимально увеличить полезную отдачу отопительного агрегата.

Лучшим способом это сделать является монтаж во внутреннем объеме печи теплообменника, который, поглощая тепло продуктов сгорания, способствует более полному использованию мощности печи  и позволяет обогревать весь дом равномерно, независимо от того, где именно находится печь.

Виды теплообменников

Самым известным видом теплообменника является змеевик. Но эта форма не является догмой и подходит далеко не для всех печей. Поэтому в каждом отдельном случае конструкция и форма теплообменного узла может решаться по-разному.

Для принятия правильного решения необходимо учесть три основных фактора:

  • Теплообменник не должен мешать загрузке топлива в печь и не должен препятствовать его горению.
  • Среди геометрических размеров агрегата важными являются два: габариты теплообменника должны соответствовать размерам печи; нельзя превышать максимальный перепад между входом в теплообменник холодной воды и выходом горячей, иначе он будет работать неэффективно.
  • Максимальная площадь поверхности теплообменника.

По месту расположения все теплообменные устройства можно разделить на два типа:

  1. Внешний теплообменник – располагается возле дымохода и чаще всего представляет собой герметичную емкость, «опоясывающую» дымоход. Нагрев жидкости происходит за счет тепла удаляемых продуктов сгорания.
  2. Внутренний теплообменник – емкость, расположенная прямо в топочной камере печи или находящаяся в непосредственной близости от нее.

Конструкции теплообменников

Поскольку теплообменное устройство почти каждый раз выполняется индивидуально, то нет каких либо конкретных типоразмеров или строго регламентируемых форм. Фактически, это индивидуально изготовляемое устройство, поэтому размеры варьируются достаточно широко.


Что касается форм, то наиболее часто используемыми являются следующие конструкции:

  • Теплообменник из листовой стали. Для его изготовления потребуются следующие материалы: сталь листовая, стальной профиль прямоугольного сечения 60*40 мм (50*40 мм) и труба диаметром 40 – 50 мм для организации подвода и отвода воды в контур.

Из профиля с помощью сварки изготавливают две части: квадратную – для задней части теплообменника и П-образную – для передней. В задней торцевой части прорезают два отверстия для приваривания труб отвода и подвода воды. Стальными листами соединяют заднюю и переднюю части как сверху, так и по бокам. Они образуют стенки теплообменника.

Роль же боковых  и верхней части агрегата выполняю водяные трубы. Их вваривают в отверстия, сделанные в стенках прямоугольного профиля. Трубы ввода и отвода воды также располагаются в задней П-образной стенке теплообменника.

  • Еще один объемный теплообменник из круглых труб представляет собой конструкцию, размещенную непосредственно в топочной камере, буквально «прилипшую» к ее стенкам.

Она представляет собой два замкнутых контура из труб – верхний и нижний, которые располагаются, соответственно, около «дна» топки и возле ее «потолка». Между собой они соединены вертикальными участками труб, расположенных возле стенок топочной камеры.

  •         Плоский регистр из труб представляет собой простую и эффективную конструкцию, которую несложно расположить в любой печи.
  •         Теплообменник из секций чугунного радиатора. Может состоять как из одного, так и из двух рядов секций.

К системе отопления такую конструкцию присоединяют, используя резьбовые соединения. Так как подобное устройство является довольно габаритным, его размещают не в топливной камере, а в печном колпаке или в дымоходе. Роль играет также и материал теплообменника – чугун, который не любит резких перепадов температуры, возникающих при одновременном контакте стенки регистра с холодной водой и огнем, поэтому размещать его лучше подальше от места непосредственного сгорания топлива.

Что нужно предусмотреть и учесть

При размещении теплообменника в печи нужно учитывать следующее:

  • Теплообменник лучше устанавливать вовремя кладки новой печи. Если это делают при переделке старой печи, то объем топливника уменьшается, что ведет к быстрому и неполному прогоранию топлива, что снижает КПД печи. В случае с новой печью размер топливника легко подгоняется под размер теплообменника и проблем не возникает.
  • Теплообменное устройство нужно монтировать после устройства фундамента печи и только после этого производить обкладку печи кирпичом.
  • Необходимо оставлять зазор между стенками топливника и теплообменником. Если последний сдан из труб, то размер зазора должен составлять не менее 10-15 мм, если материалом теплообменника является листовая сталь, то достаточно и 5 мм. Зазор необходим для компенсации температурных расширений металла.
  • Для изготовления теплообменника лучше использовать качественный металл толщиной не менее 2,5 — 5 мм. Использование более тонкого материала чревато прогоранием теплообменника и необходимостью разбирать печь для его ремонта.
  • В качестве теплоносителя можно использовать не только воду, но и антифриз.
  • После изготовления теплообменника необходимо испытать его на прочность под давлением. Это позволит убедиться в надежности сварных швов.
  • Для изготовления теплообменника лучше использовать жаропрочную нержавейку, хотя она и дороже обычной стали в несколько раз. В конечном итоге эти затраты будут оправданы безопасностью и долговечностью работы печи и системы отопления.

Безопасная эксплуатация печи с теплообменником

Для безопасной эксплуатации нужно строго выполнять следующие правила:

  1. Никогда не заполняйте теплообменник холодной водой тогда, когда печь уже разогрета. Сделайте это заранее.
  2. В местах соединения теплообменника и водопроводных  труб нужно использовать только те уплотнители, которые предназначены для эксплуатации в условиях высоких температур.
  3. Не стоит крепить отводящие трубы на неподвижные крепления. Тепловое расширение металла вызывает изменения линейных размеров труб, что может привести к расшатыванию креплений.
  4. Конструкция и размеры теплообменника должны быть такими, чтобы устройство не влияло отрицательно на мощность печи. Поэтому процент отбираемого тепла должен составлять не более 10%.
  5. Нужно учитывать, что размещение в печи теплообменника вдет к постоянному охлаждению топки, поэтому, вследствие неполного сгорания топлива образуется много сажи. Поэтому дымоход нужно чистить чаще.
  6. Для обратки системы отопления нужно применять трубы меньшего диаметра, чем для подачи. Это делается для того, чтобы снизить скорость циркуляции и вода успевала остыть в помещении, а не возвращалась в печь горячей.
  7. Если печь находится в доме, который эксплуатируется только сезонно, то нужно предусмотреть возможность полного слива воды из системы и теплообменника. Это предотвратит разрывы труб при замерзании в них воды.

Использование теплообменника не только повышает эффективность работы печи, но и обеспечивает равномерный прогрев всех удаленных от нее помещений дома.

По материалам сайта: http://diskmag.ru