Как сделать котел для бани своими руками
Вначале следует рассмотреть вопрос, нужно ли в принципе отопление бани? Если ваша баня имеет только парную и предбанник, то делать отопление нет смысла. Раздеваться можно в предбаннике, если очень холодно, то и в парной. Для небольших бань сооружать отдельное отопление нецелесообразно, деньги и время израсходуются, а отдачи будет мало.
Как сделать котел для бани своими руками
Ситуация меняется если баня большая, существует отдельная душевая и комната отдыха. Нагреть эти помещения за счет банной печки довольно сложно, а иногда невозможно. Принимать душ или отдыхать после парной в холодных помещениях удовольствия мало. Для таких вариантов бань целесообразно делать отдельное отопление этих помещений.
В габаритной бане стоит установить котел и подключить радиаторы, а также полотенцесушитель
Устанавливать автономный отопительный котел заводского производства нет смысла, намного выгоднее немного переоборудовать банную печь и получить возможность одновременно с протопкой парной отапливать другие помещения. Это не только намного дешевле, но и позволяет сэкономить дрова. Длительное время обогревать дополнительные помещения нет надобности, того времени, которое нужно для прогрева парной, вполне достаточно для создания комфортной температуры в душевой и комнате отдыха. У вас баня большая? Значит, нужно решать вопрос с отоплением дополнительных помещений.
Важно. Если баней пользуются нечасто, то в систему отопления нужно заливать антифриз. Некоторые предлагают использовать солярку, она дешевле. Но мы категорические противники такой замены. Лучше немного дороже заплатить за антифриз, чем потом строить новую баню после пожара.
Антифриз
Содержание материала
Виды котлов для бани
Оптимальный вариант отопительного котла для бани – на твердом топливе. Мы в статье рассмотрим кроме этого и самодельный электрический котел, он имеет довольно много преимуществ перед твердотопливными. Главным элементом твердотопливного котла считается теплообменник, он самый сложный в изготовлении, требует довольно солидных навыков выполнения сварочных работ.
Устройство котла для бани
Важно. Нужно помнить, что теплообменник очень сложно достать из котла для ремонта, в некоторых случаях придется полностью разбирать конструкцию, а на это потребуется большое количество времени. Вывод – надежность сварных швов и прочность конструкции должны быть на самом высоком уровне, сваренный перед установкой в топку теплообменник обязательно нужно испытать под высоким давлением воды. Все сварочные швы следует очищать от шлака болгаркой и проводить тщательный визуальный осмотр. Шлак может закупорить пропуски сварного шва, теплообменник во время обычных испытаний не будет показывать течи. И только после установки его в печь во время нагрева шлак отвалится, теплообменник потечет. Если у вас нет полной уверенности в качестве сварных швов, то кладите их по два на одно место.
Виды теплообменников
Теплообменники
Теплообменник – устройство, служащее для нагревания воды. Чем эффективнее оно работает (чем больше КПД), тем лучше обогревает отопительная печь, тем выше может быть температура в помещениях. Коэффициент теплоотдачи зависит от материала изготовления и общей площади.
Пример медного теплообменника
Лучше всего делать теплообменники из меди, но этот вариант имеет три существенных недостатка:
Сварка (пайка) меди
Теплообменник из медных труб
Для теплообменников в твердотопливных котлах оптимально использовать материалы из углеродистой листовой стали обыкновенного качества толщиной не менее одного миллиметра.
Толстостенные трубы
Важный фактор эффективности работы котла – площадь теплообменника. Здесь есть два варианта решения проблемы.
Трубчатый теплообменник
Первый. Увеличить внутреннюю площадь топки и за счет этого размеры теплообменника. Вариант хороший, но трудновыполнимый. Большая топка не всегда уместна в банной печи, увеличение ее габаритов вызывает значительные сложности во время изготовления, перерасход материалов и т. д.
Второй. Увеличить площадь теплообменника. Теплообменники могут иметь вид емкостей с плоскими стенками или быть трубчатыми. Второй вариант значительно увеличивает эффективную площадь теплообмена, вода нагревается быстрее, КПД заметно повышается.
Теплообменник — фото
Практический совет. Этим способом можно пользоваться, но без фанатизма. Некоторые пытаются уменьшить до минимума расстояние между трубками и за счет этого увеличить их количество. Действительно, на первых порах устройство работает довольно эффективно, но потом температура нагрева воды резко понижается. Почему? В результате налипания на поверхность труб сажи. Конечно, она будет всегда налипать на все поверхности теплообменников, как уменьшить этот негативный эффект мы расскажем немного ниже. Сейчас же обратим внимание на одно – почистить поверхность труб невозможно, если они располагаются слишком плотно. Рекомендуем расстояние между трубами делать не менее одного сантиметра.
Где устанавливать теплообменники
Чаще всего теплообменники устанавливают в верхней части топки.
Схема возможной установки теплообменника
Схема установки теплообменника в вертикальную печь
Мы не рекомендуем такую компоновку по двум причинам.
- В верхней части топки дымовые газы содержат максимальное количество сажи. Она неизбежно откладывается на нижней плоскости теплообменники, эффективность теплопередачи значительно понижается, для повышения эффективности нужно часто очищать дно.
- Очень высокая температура пламени в этом месте негативно влияет на металл.
Гораздо продуктивнее размещать теплообменник по краям топки, изготавливать их в виде буквы П. Это даст возможность не только уменьшить количество сажи, но и увеличить общую эффективную площадь.
Теплообменник в топке
Видео – Твердотопливный котел своими руками
Этапы изготовления трубчатого теплообменника для печи
Конкретные линейные размеры теплообменника подбирайте с учетом параметров топки. Плоские теплообменники изготавливать просто, на них не будем останавливаться. Рассмотрим вариант изготовления трубчатого теплообменника. Для изготовления можно брать толстостенные трубы диаметром в пределах. 1,5÷2,0″. Есть несколько вариантов изготовления таких устройств, мы для примера выбрали самый простой из них.
Шаг 1. Подготовка заготовок каркаса в виде буквы П. Отрежьте трубы по размерам, должно быть по две штуки по ширине, длине и высоте топки. Накерните места высверливания отверстий, расстояние между ними должно равняться внешнему диаметру трубы плюс не менее одного сантиметра на зазор. Располагайте отверстия симметрично по всей длине труб, при необходимости немного увеличивайте/уменьшайте расстояние между ними.
Шаг 2. В отмеченных местах просверлите отверстия в верхней плоскости труб, все они должны располагаться строго по одной линии. Диаметр отверстий должен равняться диаметру условного прохода. Намного легче сверлить вначале сверлом небольшого диаметра, а потом увеличивать его до нужных размеров.
Шаг 3. Отпилите концы труб под углом 45°, если топка имеет иную конфигурацию, то учитывайте ее параметры, угол может измениться.
Резка медной трубки
Шаг 4. Сварите отрезанные концы между собой, у вас должно получиться две заготовки теплообменника в виде буквы П. Один конец заглушите, используйте для этого листовое железо такой же толщины, как и стенки трубы. Ко второму торцу приварите концевики диаметром 3/4″. Такой диаметр используется для большинства труб системы отопления. Длина концевиков зависит от толщины стенок печки. Один концевик будет на вход холодной воды, второй на выход горячей.
Шаг 5. Подготовьте отрезки труб для вертикальных элементов теплообменника. Количество должно равняться числу отверстий. Очень аккуратно отмеряйте длину, разброс не должен превышать 1÷1,5 мм. Внимательно работайте болгаркой, трубы лучше прочно зафиксировать в тисках и пилить по одному шаблону.
Медные трубки
Шаг 6. Сточите концы труб под седловины, закругление должно равняться радиусу внешних стен труб верхнего и нижнего каркаса. Это довольно сложная операция, требует терпеливости и умения. Если у вас есть специальное приспособление – отлично, работы намного упрощаются, седловины будут очень точные, сварочные работы выполняются проще.
Готовый теплообменник
Приспособление для обрезки седловины
Обрезка седловины
Приспособление для обрезки седловины
Настоятельно советуем его приобрести, стоит такое устройство довольно дешево, а во время производства различных работ своими руками всегда пригодится. Пользоваться им можно не только для подготовки металлических деталей, они применяются и во время создания различных деревянных конструкций.
Обрезка седловины — фото
Если приспособления нет, придется потрудиться вручную. На каждом конце труб мелом нарисуйте контур седловины. Для этого лучше вырезать из плотной бумаги круг по диаметру трубы и прикладывать его поочередно с двух противоположных сторон торца. Контур нарисован? Берте в руки болгарку, ставьте на ней толстый диск по металлу и медленно и осторожно вытачивайте седловину. Постоянно проверяйте правильность контура трубой. По личному опыту скажем, что на подготовку седловин одной вертикальной трубы с двух сторон понадобится приблизительно 30 минут.
Трубки для теплообменника
На этом подготовительные работы по изготовлению трубчатого теплообменника закончены, можно приступать к сварке.
Сварка теплообменника
Для выбранной нами толщины труб варить следует электродом Ø 4 мм, отрегулируйте силу тока с таким расчетом, чтобы металл плавился, но не кипел.
Сварочный электрод
Проверьте правильность регулировок сварочного аппарата на ненужном отрезке, сделайте пробный шов, прогрейте торец электрода.
Шаг 1. Прихватите трубы к нижней половине каркаса. Устанавливайте их точно посредине высверленных отверстий, постоянно контролируйте вертикальность положения.
Важно. Прихватывайте вертикальные трубы швом длиной примерно 0,5 см, прихватка должны быть только с одной стороны. Во время остывания металла трубу поведет, выровняйте ее положение.
Шаг 2. После того как все вертикальные трубы прихвачены, поставьте сверху вторую половину каркаса теплообменника и начинайте в таком же порядке прихватывать к нему свободные седловины. Не кладите длинный шов, каждую трубу придется выравнивать.
Шаг 3. Все трубы с двух сторон каркаса прихвачены, их положение поправлено – можно класть прочный сплошной шов по всему периметру седловин. Работайте очень внимательно, постоянно очищайте шлак и проверяйте качество шва. После установки теплообменника в котел сочень сложно устранить протечки. Если у вас нет возможности проверить конструкцию под давлением – не проблема. Залейте в нее солярку или антифриз и оставьте на ночь. Эти жидкости со временем дают возможность обнаружить даже самые маленькие щели в сварочном шве.
Сварка труб
Теплообменник сварен, можно устанавливать его в топку печи. Далее нужно подключить систему отопления помещений, как это делается – расскажем немного позже.
Вот трубчатый теплообменник, установленный вдоль одной стенки топливника
Как сделать электрический котел для бани своими руками
Комнаты отдыха или душевые в больших банях могут использоваться не только по субботам или воскресеньям, в них можно принимать гостей или мыться в любой день недели. Топить банную печь для таких случаев или не хочется, или нет возможности. Что делать? Изготовить отельное отопление этих помещений при помощи электрического котла. Его, кстати, можно подключить к системе удаленного управления и при выезде из города включать при помощи мобильного телефона или компьютера. За время пребывания в пути помещения прогреются до комфортных температур. Единственное условие – электрические сети и предохранительная арматура должна держать мощность не менее 10 кВт.
Упрощенный электрический котел
Почему мы рекомендуем изготовить котел самостоятельно, а не приобретать готовый? Заводские агрегаты стоят очень дорого, на них установлено большое количество сложного дополнительного оборудования, ремонтировать которое невозможно. Кроме того, большие габариты котлов промышленного изготовления значительно ограничивают варианты их установки. Мы рассмотрим изготовления упрощенного котла, при желании его всегда можно оборудовать электронной аппаратурой для дистанционного управления.
Есть второй вариант – котлы можно увеличивать по мощности. Принципиальной разницы между ними нет. Конструкция позволяет добавлять тэны без больших усилий. Количество нагревателей ограничивается только максимально возможной нагрузкой электрических сетей. Регулирование мощности позволяет регулировать температуру внутренних помещений в более широких пределах.
Регулируемый электрический котел
Тэны устанавливаются каждый в отдельную трубу и последовательно соединяются между собой.
Конструктивные особенности самодельного котла
Для изготовления использована металлическая труба Ø 159 мм длиной 350 мм, с двух сторон приварены заглушки.
Заглушки на трубу
Вход и выход воды осуществляется металлическими трубами Ø 3/4″, нижняя заглушка имеет сливное отверстие, закрытое вентилем. Верхняя крышка имеет три муфты для установки электрических тэнов, диаметр муфт подбирается с учетом размеров резьбы тэнов. Мощность каждого нагревательного элемента 3 кВт. На верхней крышке вмонтирован предохранительный клапан для стравливания критического давления.
Предохранительный клапан
Тэны верхней компоновки, хотя все промышленные агрегаты имеют нижний монтаж нагревателей.
Почему мы изменили их расположение?
- Намного упрощается замена вышедших из строя нагревателей. В промышленных котлах приходится полностью сливать теплоноситель из системы, без потерь не обходится. Как мы уже упоминали, в качестве теплоносителей для обогрева бани нужно применять антифриз, выливать его на землю дорогое удовольствие.
- Есть возможность быстро заменить перегоревший элемент без полного отключения системы отопления.
Расстояние между верхней крышкой и местом фиксации нагревателей нужно сделать минимальным, это исключит оголение тэнов воздушной подушкой во время нагревания. Все электрическое управление располагается в щитке рядом с котлом. На каждый нагреватель нужен свой автомат мощностью 3 кВт, общий вход питания через разъединитель.
Автоматические выключатели Siemens
Вход и выход теплоносителя имеют отдельные шаровые краны.
Важно. Перед заменой нагревателей котел должен полностью остыть. В противном случае теплоноситель будет под давлением и во время откручивания гаек может стать причиной ожогов.
Котел с тэнами крепится к стене кронштейнами и дюбелями. Он имеет небольшой вес, в заполненном теплоносителем состоянии примерно 5 кг, особых мер предосторожности во время фиксации принимать не стоит. Мощность нагревателей можно изменять в зависимости от объема обогреваемых помещений.
Электрический котел отопления
Допускается установка специального электротехнического оборудования для контроля показателей температуры и давления теплоносителя. Это дает возможность задавать требуемые параметры и включение/выключение обогревателей будет выполняться самостоятельно.
После изготовления и проверки котла можно начинать работы по подключению обогревательных батарей.
Электрический котел отопления — фото
Система отопления с котлом — фото
Видео – Электрический котел своими руками
Как подключать радиаторы
В бане нужно обогревать максимум два помещения: комнату отдыха и душевую. Советуем использовать однотрубную байпасную систему, она в полной мере удовлетворяет технические условия, проста в монтаже и эффективна в пользовании, требует немного материалов и времени.
Однотрубная байпасная система отопления
Байпас в системе отопления
На схеме указано диагональное подключение радиаторов, но вы можете их подключать и в нижнем варианте: вход и выход располагаются на одном уровне у пола.
Каждый радиатор имеет запорную арматуру, что дает возможность регулировать температуру его нагрева. Если одна из батарей полностью отключена, то теплоноситель ко второй поступает через байпас. Практика показывает, что для душевой достаточно одной батареи, а в комнате отдыха желательно установить две. Холодно в душевой – и там поставьте два радиатора.
Байпас в радиаторе отопления
Важно. В обязательном порядке используйте расширительный бачок закрытого типа, это исключит испарение теплоносителя.
Закрытые расширительные бачки
Объем расширительного бачка следует подбирать с учетом объема теплоносителя. На сто литров теплоносителя нужен бачок объемом три литра. Используя эти данные, можете выбрать оптимальный вариант для своего конкретного случая.
Данная таблица поможет вам вычислить нужный объем бака
Расширительный бачок закрытого типа
Для того чтобы облегчить замену отопительных батарей, советуем установить запорную арматуру на входе и выходе. Закрыв два крана, вы полностью отключите радиатор от системы и можете заниматься его ремонтом, все остальные будут работать в обычном режиме. Воздух из системы удаляется при помощи кранов Маевского или обыкновенных спускных клапанов.
Кран Маевского
Несколько практических советов
Для исключения непродуктивных потерь тепловой энергии нужно изолировать котел. Обмотайте его фольгированной рулонной минеральной ватой, не оставляйте пропусков. Толщина ваты должна быть не менее 10 см.
Для расчетов мощности котла нет надобности пользоваться сложными формулами. Практика показывает, что для обогрева одного квадратного метра помещения в южных районах достаточно 100÷120 Вт, в северных районах понадобится примерно 150÷200 Вт. Исходя из этих данных подбирайте мощность тэнов.
Циркуляционные насосы на корпусе имеют маркировку с указанием диаметра присоединительной резьбы, максимальной высоты подъема, мощности, допустимой монтажной длины трубопроводов и каналов отопительных батарей. Подходите к выбору конкретной марки насоса внимательно, обращайте внимание на все его показатели и технические характеристики. Приобретайте насосы с запасом, не допускайте их работы на предельных значениях. Запас по мощности примерно на 30% увеличивает время эксплуатации оборудования в два раза.
Циркуляционный насос
Если вы планируете установить в твердотопливный котел теплообменник, то ни в коем случае не увеличивайте время сгорания топлива. Теплоотдача топлива за единицу времени может настолько уменьшиться, что температура нагрева теплоносителей будет недостаточной для обогрева помещений. Каждый может сделать котел и радиатор по собственным чертежам, заранее определить оптимальные параметры горения невозможно, придется идти опытным путем. Для того чтобы не возникало проблем уже во время эксплуатации котла для бани, делайте все элементы отопления с запасом по мощности.
Самодельный теплообменник
Теплообменник, изготовленный из чугунного радиатора