Выбор теплообменника для печи в гараж: виды, способы установки

Многие домовладельцы задумываются об уменьшении затрат на подогрев и охлаждение воздуха в своих домах. В последнее время набирает популярность теплообменник в грунте, который можно сделать своими руками, ориентируясь на фотопримеры конструкции. Рассмотрим принцип работы, эффективность и самостоятельное изготовление такого устройства, посредством которого перед поступлением в систему вентиляции будет подогреваться воздух.

Как работает грунтовый теплообменник

Температурный показатель земли на глубине 2 м всегда находится в пределах около +10 °С. Это значение присуще для любого региона СНГ. Посредством грунтового теплообменника можно отнимать эту энергию и в летний период охлаждать ею воздух, при этом экономя на работе кондиционера, а зимой – подогревая и сберегая тепло, которое выделяется отопительным оборудованием. При помощи воздушного теплообменника воздух можно подогревать и охлаждать на 5 °С или на 20 °С.

Показатель определяется разницей температуры воздуха и грунта. Это говорит о том, что такую конструкцию использовать в течение всего года не получится. Например, летом посредством теплообменника удастся снизить температуру с +30 °С до +20 °С, а зимой поднять с -20 °С до 0 °С. Однако в весенний и осенний период теплообменник лучше не использовать. Так, если температура в помещении была около +12 °С, то с рассматриваемым устройством она снизится до +8 °С.

Как работает грунтовый теплообменник

Поэтому, принимаясь за сборку теплообменника, нужно предусмотреть возможность его отключения.

Принцип работы

Теплообменник — это наименование группы устройств, действующих по одному принципу, но выполняющих разнообразные задачи и имеющих собственные названия. Так, теплообменниками являются калориферы, бойлеры, холодильники и прочие устройства. Вариантов конструкции существует много, поскольку необходимость в передаче тепловой энергии имеется в большом числе комплексов и систем.

Теплообменник организует передачу тепловой энергии от одной среды к другой без непосредственного контакта или перемешивания. Источником и приёмником тепла могут быть совершенно разнородные материалы, например, горячий металл способен нагревать поток воздуха, нагретая жидкость способна передать тепло другой жидкости через тонкую стенку из материала, хорошо проводящего тепло, и т.д. Процесс всегда один — энергия от горячей среды переходит в холодную, но его цель может быть различной — либо нагрев, либо охлаждение приёмника, в зависимости от назначения системы, в которой установлен теплообменник.

В мире существует колоссальное количество теплообменников, но всех их объединяет предназначение — передача тепла

Принцип работы

Передача осуществляется либо непрерывно, путём косвенного контакта двух сред разной температуры, разделённых перегородкой (поверхностный, или рекуперативный тип), либо периодически, поочерёдной передачей тепла на определённый приёмник и его последующим отбором (регенеративный тип). Рекуператоры используются в системах отопления или водоснабжения, поэтому в глазах рядового пользователя они выглядят более распространёнными, чем регенераторы, встречающиеся только в больших промышленных установках разного назначения.

Изготовить рекуператор самостоятельно поможет данная статья: 

Наиболее распространёнными вариантами конструкции являются системы вода-вода (теплоноситель-вода), использующиеся в отоплении и водоснабжении, и вода-воздух (калориферы).

Конструкция и принцип действия

Вытяжной дымосос для котла заводского изготовления включает следующие элементы (устройство показано на схеме, позиции совпадают с пунктами):

  1. Металлическая жаростойкая крыльчатка с лопатками, загнутыми под 90° относительно рабочего колеса.
  2. Крепежная плита.
  3. Электродвигатель малой производительности (20…50 Вт).
  4. Разъем питающего кабеля.
  5. Пульт с органами управления и контроля.
  6. Колба и капиллярная трубка температурного датчика, соединенного с аварийным термостатом.
  7. Сетевой провод с вилкой.
Конструкция и принцип действия

Примечание. В качестве примера взят котловой дымосос DM-01 фирмы Kalvis. Конструкция других типов вентиляторов отличается формой корпуса – улитка, короб, полусферическая посадочная площадка. Набор деталей аналогичный.

Читайте также:  5 советов, какую грунтовку выбрать для стен

Агрегат крепится к специальному коробу, расположенному на задней панели бытового ТТ-котла рядом с патрубком дымохода. Колба датчика температуры вставляется в погружную гильзу водяной рубашки, пульт размещается отдельно.

Принцип работы дымососа заключается в принудительном отводе высокотемпературных газов из жаротрубного теплообменника котла в дымоход. Алгоритм выглядит так:

  1. Топливник заполняется дровами, производится розжиг.
  2. Загрузочная дверца запирается, поддувальная – открывается. Вентилятор включается клавишей на пульте, затем настраивается производительность.
  3. Когда отопительная установка и дымовая труба прогреется, скорость крыльчатки вручную снижается до минимума. Если теплогенератору хватает естественной тяги, дымосос рекомендуется отключить.
  4. При нагреве теплоносителя до критической температуры 100 °С и более по команде датчика срабатывает аварийный термостат, отключающий вентилятор автоматически.
Конструкция и принцип действия

Схема работы котлового дымососа

Справка. На ТТ-котлах, укомплектованных автоматическим регулятором тяги, дверку зольника распахивать не нужно. Термостат посредством цепочки откроет заслонку подачи воздуха на требуемый угол.

Большая или малая производительность тягового вентилятора выставляется индивидуально в зависимости от качества твердого топлива, режима горения и степени прогрева дымохода. Главное, — избежать скапливания и просачивания дыма в помещение.

Перебарщивать с оборотами тоже нельзя – львиная доля теплоты уйдет в трубу. Перед открыванием дверцы и дозагрузкой скорость вращения лучше увеличить до максимума.

Конструкция и принцип действия

Готовый вентиляторный блок известного российского бренда Zota монтируется на дровяные отопители с задним выходом газов

Достоинства теплообменников для зимних палаток

Давайте посмотрим, чем хороши данные приборы:

  • Ускоренный прогрев внутреннего пространства палатки;
  • Отсутствие излишков влаги;
  • Более эффективное поглощение выделяемого горелкой тепла;
  • Совместимость с любыми типами газовых горелок;
  • Компактная конструкция;
  • Встроенные дымоходы для удаления продуктов сгорания.

Есть и недостатки:

  • Занимает свободное пространство;
  • Требует электропитания;
  • Требует хорошего дымохода и его вывода за пределы палаточного пространства.

Теплообменники идеальны для путешественников и любителей зимней рыбалки, имеющих возможность перемещать с собой большое количество вспомогательных устройств и аксессуаров – например, в автомобиле.

Как установить теплообменник своими руками: инструкция

Установка теплообменника на дымоход происходит на базе уже готовой емкости, (например, модель “Ермак”), которую можно приобрести в магазине, либо изготовить самостоятельно из листовой нержавеющей стали или медной трубки.

Как выбрать металл для изготовления устройства

Для изготовления теплообменников используют следующие виды металла:

  • нержавеющая сталь;
  • оцинкованная жесть;
  • медь.

Выбор зависит от конструкции печи, ее мощности и температурного режима.

Если рабочая температура печного оборудования не превышает 200 градусов, то для установки теплообменника подойдет любой металл.

Как установить теплообменник своими руками: инструкция

Если печь нагревается выше 200 градусов, то использовать тонкостенные баки из оцинковки не рекомендуется, поскольку высокая температура может деформировать емкость.

Обратите внимание! Стоит учитывать, что при нагревании цинковое покрытие выделяет токсические вещества. Для высокомощного печного отопления рекомендуется использовать теплообменники из нержавеющей стали.

Для теплообменника в виде змеевика (трубки, которая устанавливается спирально вокруг дымохода) используется медь как оптимальный металл по части пластичности, теплопроводности, прочности и устойчивости к коррозии.

При желании можно изготовить змеевик самостоятельно, согнув трубу спиралью таким образом, чтобы ее внутренний диаметр был на 1-2 мм больше трубы дымохода.

Обратите внимание! Для изготовления теплообменника самоварного типа медь не подходит.

Установка теплообменника самоварного типа

Установка теплообменника — дело не совсем простое, и требует опыта в сварочных работах и знания принципов работы отопительных систем.

Варианты изготовления теплообменников на дымовую трубу своими руками

Большое количество тепла, которое мы получаем от сгорания в печи жидкого или твердого топлива, попросту вылетает в дымоход. Некоторые предприимчивые люди уже задумались над такой проблемой. Поэтому при обогреве частных домов, дач, бань и оранжерей они начали пользоваться различными приспособлениями, позволяющими сохранить тепло, и таким способом экономят свои расходы.

Читайте также:  Воздуховод для вытяжки – делаем правильный выбор

Подобно им другие умельцы местом установки теплообменника выбирают не стену или печь, а дымовую трубу. Так, без снижения технических параметров отопительного устройства теплоотдача довольно простого и компактного агрегата повышается в три раза. В то же время важно обеспечить возможность очистки дымохода и хорошую тягу в нем.

Разновидности

На сегодняшний день существует множество вариантов конструкций теплообменников на трубу дымохода. Однако наиболее популярными считаются следующие модели:

  • воздушный агрегат;
  • устройство в виде змеевика;
  • аппарат, оснащенный емкостью для воды;
  • теплообменник из гофры.

Каждый умелец из народа, стремясь создать для своих нужд полезное устройство, вносил некоторые личные идеи, способствующие его совершенствованию. Для реализации задуманного использовались следующие комплектующие элементы:

  • радиаторы от системы охлаждения автомобилей;
  • разнообразные змеевики;
  • металлические резервуары;
  • коллекторы;
  • регистры отопления;
  • радиатор системы обогрева жилища.

Предлагаем ознакомиться с популярными моделями подобных аппаратов, подходящих для самостоятельного изготовления.

Воздушный теплообменник

Это устройство, передающее тепло от дымового канала в окружающее пространство, изготавливается в виде металлической конструкции с вмонтированными в нее входными и выходными патрубками.

Принцип действия этого вида теплообменника подобен работе простейшего конвектора.

Через входные отрезки металлопрокатного изделия, подсоединенные к конструкции, воздушные массы поступают в аппарат и выводятся через отверстия в его верхней части, наполняя теплом пространство отапливаемого помещения. В связи с этим эффективность печи значительно повышается, а расход топлива снижается в два раза.

При наличии определенных навыков, а также болгарки и сварочного аппарата можно изготовить воздушный теплообменник на дымоход своими руками.

Набор материалов, необходимых для создания устройства:

  • часть металлического листа толщиной 1 мм с равными сторонами размером 350 мм;
  • отрезок трубы длиной до 2,5 м и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см);
  • кусок металлопрокатного изделия сечением в 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см;
  • резервуар емкостью 20 л.

Итак, чтобы соорудить воздушный теплообменник своими руками, придерживайтесь пошаговой инструкции:

  1. На металлическом листе нужно начертить и вырезать два круга, диаметр которых должен быть равен аналогичному размеру торцевых частей подготовленного резервуара.
  2. По центру каждой из заготовок следует проделать отверстие, соответствующее диаметру трубы сечением 2 дюйма (5,08 см).
  3. Вокруг центрального проема на обеих деталях нужно равномерно отметить точки, на месте которых сделать отверстия под отрезки трубы сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).
  4. Часть металлопрокатной конструкции с указанными параметрами следует разделить с помощью болгарки. Должно получиться 8 трубок, равных по длине (по 30 см каждая).
  5. Проводятся сварочные работы: к центральному отверстию крепится кусок трубы сечением 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см, а к боковым – 8 равных отрезков такой же длины и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).

Жидкостные устройства

Во время изготовления жидкостных теплообменников для того чтобы сделать их более безопасными, сердечник помещается в металлический корпус. При этом в нем размещается утеплитель. Часто при создании описываемых устройств используется базальтовая вата.

Такие изделия закрепляются на дымоходе, что способствует нагреву теплоносителя. Если используется змеевик, его концы присоединяются к отопительной системе. Если изделие создается своими руками, следует делать змеевик из меди. Это связано с тем, что данный материал обладает высокой теплопроводностью.

Некоторые владельцы домов применяют металлические изделия, но для увеличения эффективности приходится значительно увеличивать размеры конструкции.

Циркуляция теплоносителя осуществляется следующим образом:

  • сначала жидкость нагревается, в результате чего происходит увеличение ее объема;
  • после этого она поднимается по змеевику;
  • после этого жидкость направляется в радиатор;
  • остывший теплоноситель вытесняется и направляется к нагревающему элементу.

Чтобы система работала эффективно, необходимо заранее рассчитать такие параметры, как длина нагревательного элемента и диаметр труб, используемых при создании системы. Если не учесть эти параметры, система не будет работать эффективно. В некоторых случаях из-за совершенных во время создания системы ошибок происходит гидроудар.

Читайте также:  Что такое умный дом и как его собрать

Устанавливая теплообменник на трубу дымохода, следует помнить о том, сто конструкция должна быть безопасной. Ее нагревающиеся части не должны соприкасаться с материалами, которые могут загореться.

Печь на отработанном масле

Еще один прибор отопления, который не требует установки теплообменника – это печь, работающая на отходах. Наверное, этот вид печи самый экономичный и эффективный для отопления гаража.

Принцип работы основывается на методе пиролиза – в одной камере пары горящего масла вырабатывают горючий газ, поступающий во вторую камеру, где он выгорает полностью при высокой температуре. Из дымохода выходит дым, не содержащий вредных и токсичных примесей. Высокая теплоотдача такой печки позволяет обогревать довольно большую площадь.

Печь в гараж, работающая на отработанном масле.

На крышке верхней камеры можно греть воду, а при необходимости и готовить пищу.

Печь на отработанном масле

К недостаткам прибора можно отнести нагар, образующийся при сгорании масла, придется часто чистить дымоход, иначе продукты горения могут попадать в помещение. Также эта печь особо пожароопасна из-за отверстий для доступа кислорода и сильного нагревания верхней камеры. При установке обогревателя этого вида нужно провести ряд мероприятий для защиты содержимого гаража от попадания искр и случайного возгорания.

Если выполнить все необходимые действия, то печь на отработанном масле будет работать долго и эффективно.

Принцип действия

В таком аппарате происходит сразу несколько процессов: конвекция, тепловое излучение и теплопроводность. Теплообменник функционирует следующим образом:

  • через отверстия в передней и задней плитах устройства из труб поступает тепло внутрь теплообменного аппарата;
  • пристенный слой на большой скорости подачи тепла запускает процесс, который принято называть турбулентностью. Иными словами, происходит обмен сферами по разным сторонам пластины;
  • те пластины, которые расположены параллельно относительно друг друга, образовывают специальные коридоры – рабочие каналы. Они позволяют средам непосредственно производить тепловой обмен.
Принцип действия

Существует два принципа перемещения тепла по теплообменнику:

  • многоходовой: предусматривает движения по одинаковому количеству каналов;
  • одноходовой: потоки сразу выходят за пределы теплообменника, без повторного цикла.

На мощность оборудования влияет в первую очередь количество пластин. Чем их больше – тем и устройство работает мощнее. Нельзя забывать об установке очистительного фильтра и регулярной профилактике оборудования, чтобы продлить срок эксплуатации.

Воздушный бак

Видео: как сделать воздушный теплообменник на дымоход

Еще одна оригинальная конструкция печи с воздушным теплообменником на дымоходе для отопления гаража показана в видео-ролике. С помощью такой печки можно отопить не только гараж, но и любой хозяйственное помещение, включая сельскохозяйственные постройки и теплицы.

Из гофротрубы

Дешевый и простой способ устройства воздушного теплообменника — использование для этой цели гофрированных вентиляционных труб. Их оборачивают вокруг неутепленной части дымохода, в результате воздух в гофре прогревается и за счет тепловой конвекции поступает в соседние комнаты. Чтобы гофротруба прогревалась эффективнее, можно обернуть ее вместе с дымоходом несколькими слоями фольги.

Воздушный бак

Система с гофротрубой удобна для отопления гаража, в котором установлена простая буржуйка из чернового металла. Такая печь быстро нагревает воздух, но он поднимается к потолку, из-за чего на уровне пола температура остается низкой. Если вывести воздуховоды ближе к полу, можно создать естественную циркуляцию нагретого воздуха, и во всем объеме гаража температура станет примерно одинаковой.

Теплообменник колпакового типа

Теплообменники в виде колпака обычно используют для отопления мансарды или второго этажа. Принцип его действия заключается в том, что нагретый от дымохода воздух поднимается под потолок, где задерживается колпаком и, постепенно остывая, опускается вниз, в комнату.

Колпак можно выполнить или оцинкованного металла или огнестойкого гипсокартона и вывести воздуховоды в нужном месте. Иногда колпак декорируют камнями, которые, нагреваясь, служат дополнительным теплоаккумулятором.