Печь с баком для воды для бани своими руками
Очень хорошо, когда каменка справляется и с нагревом парилки, и с подготовкой горячей воды для душа. Предлагаем обсудить особенности конструкции такой печи, чтобы понять, как собрать каменку с баком для воды своими руками и обеспечить её продолжительную и беспроблемную эксплуатацию.
Способ размещения бака
Чтобы нагрев воды происходил быстро, бак должен обеспечивать эффективный съём тепла. Обратная сторона вопроса — нельзя допускать перегрева и закипания жидкости. Таким образом, оптимальное место для размещения бака определяется равновесным соотношением степени нагрева и площади контакта. Ввиду вышесказанного можно выделить три подходящих способа установки.
Вариант первый — сбоку вплотную к стенке топки по принципу водяной рубашки. Бак не обязательно должен повторять полный размер стенки, за счёт площади соприкосновения и ширины можно легко регулировать интенсивность нагрева и объём бака. Главный минус бокового размещения связан с тем, что наиболее эффективный теплоотвод возможен в том случае, когда стенка топки по совместительству является стенкой бака. Даже минимальная воздушная прослойка между двойными стенками приводит к увеличению времени нагрева до нескольких часов, поэтому приходится подбирать марку стали с хорошей свариваемостью, чтобы не снизить жаропрочность топки.
Вариант второй — цилиндрический бак вокруг дымохода. Основное достоинство бака этого типа — минимум «хищения» пространства в парилке, которая, как правило, имеет минимальную площадь для быстрого и экономичного прогрева. Недостаток бака заключается в сравнительно высокой сложности его самостоятельного изготовления. Бак такой конструкции есть ни что иное как обычный сегмент дымохода: он очень просто соединяется с вытяжным каналом каменки посредством поворотного колена или короткой вставки, при этом сечение внутренней трубы можно выбирать любым, благодаря чему не возникнет трудностей с подбором подходящей сэндвич-трубы.
И, наконец, третий вариант — установка бака в самой горячей зоне, то есть непосредственно на камни. Такая конструкция обладает наибольшим временем нагрева, но при этом никак не зависит от конструкции самой печи. Недочёт здесь только один — если бак расположен поверх кладки это:
- не вполне эстетично;
- вызывает неудобства с подливанием воды для генерации пара.
Наиболее подходящими для такого размещения бака будут печи с закрытой каменкой, однако следует выбирать вместимость водонагревателя с учётом пониженной теплоотдачи.
Открытый или закрытый бак?
Одной из основных тонкостей при устройстве бака для банной печи служит определение режима его работы и назначения. Часто имеет смысл комбинировать подготовку горячей воды для водных процедур и забирать часть её в качестве теплоносителя для системы отопления смежных помещений.
Пригодность бака для многофункционального использования определяется его типом, он может быть закрытым или открытым. Закрытый бак — это герметичная ёмкость, в которую вода поступает под рабочим давлением из системы холодного водопровода. Такой бак не имеет опасности перелива, но при этом остаётся крайне чувствительным к перегреву и требует установки группы безопасности с клапаном сброса.
Открытый бак не имеет верхней герметичной крышки, плюс он не всегда пригоден для подключения к системе отопления. Требуется контроль за наполнением или установка поплавкового дозатора. Но есть и преимущества: открытый бак полностью безопасен, его закипание не обернётся трагедией, а потому не так важен тщательный расчёт объёма и учёт интенсивности нагрева.
Какой из вариантов лучше? Как минимум это определяется способом заполнения, ибо герметичный бак наполнить водой вручную практически невозможно. В свою очередь закрытая ёмкость более удобна при эксплуатации: нет нужды следить за уровнем воды, полный объём нагретой жидкости можно расходовать по своему усмотрению, не опасаясь опустошения и попадания воздуха в циркуляционный насос отопительной системы.
Особенности изготовления корпуса
В качестве материала для изготовления бака лучше всего выбрать нержавеющую листовую сталь толщиной 1–1,5 мм. Жаропрочность такой конструкции не так важна, намного критичнее простота обработки в домашних условиях. Именно поэтому для изготовления бака оптимально подойдут марки стали с низким содержанием углерода и легирующего хрома, способного модифицироваться до карбида при перегреве сварочного шва.
Для изготовления бака наилучшим образом подойдут марки стали AISI 304L или более распространённая 07Х16Н6. При столь малой толщине металла сварочный шов очень легко прожечь, поэтому начинающим сварщикам рекомендуется пользоваться электродами ОК61.30 толщиной 2 мм, для более опытных мастеров подойдут более дешёвые ОЗЛ-8 или ЦЛ-11 с 3 мм стержнем. Сварка ведётся инвертором в обратной полярности (плюс на электроде) при значении тока не более 50–60 А.
Для соединения тонких листов их стык рекомендуется выполнять внахлёст порядка 10 мм. Шов выполняется однопроходный без боковых колебаний и с достаточно высокой скоростью. Чтобы обеспечить быстрый отвод тепла из сварочной зоны, желательно подкладывать с обратной стороны шва массивный металлический предмет: для плоских швов это металлическая пластина или швеллер, для угловых — угловая сталь, для соединительного шва цилиндра — труба диаметром 70–80 мм.
Бак в форме параллелепипеда собирается наиболее просто, достаточно изготовить цельную развёртку вертикальных стенок и согнуть её в прямоугольный рукав. Дно и крышка бака — прямоугольные фрагменты, края которых отгибают наружу под прямым углом. После вставки эти детали позиционируются таким образом, чтобы стенка бака выступала за отогнутый край на 3–5 мм, затем по этому стыку проводится сварка. Электрод при этом должен направляться не перпендикулярно плоскости металла, а в торец отогнутого фрагмента под углом порядка 60°.
Бак для установки на дымоход может иметь цилиндрические или прямоугольные внешние стенки, но при этом обязательно требуется предварительное изготовление трубы по внутреннему диаметру вытяжного отвода печи. В ряде случаев эту трубу изготавливают немного конусной (в верхней части перехлёст на 1–1,5 мм меньше), чтобы иметь возможность плотно вставить её в вывод печи и обеспечить столь же плотное её соединение с верхними сегментами дымохода. В любом случае для изготовления трубы понадобится свернуть стальной лист и оправить края по 10–15 мм с каждой стыкуемой стороны для получения плотно прилегающих плоскостей шва.
Сначала труба крепится к сварочному столу с обоих концов струбцинами и проваривается изнутри. Для удобства электрод можно вставить в держатель в продольном положении и немного согнуть его под 90° со значительным радиусом изгиба, чтобы не осыпалось покрытие. После сварки изнутри выполняется наружный герметизирующий шов. Далее техника проста — сварить внешнюю стенку бака одним из описанных способов и вставить фрагменты дна и крышки с отогнутыми краями, герметично проварить все стыки. Нужно помнить, что труба должна выступать с нижней стороны бака не менее 150 мм, с верхней — около 50 мм.
Устройство каменки с водяной рубашкой
Большинство разновидностей каменок, в том числе и самодельных, можно доукомплектовать баком для воды с боковым размещением. Исключение составляют печи с кирпичным обкладом: зачастую аккуратно демонтировать часть такого экрана достаточно проблематично.
Если же экран каменки выполнен стальным кожухом, на нём размечают окно по размерам бака. Затем в кожухе вырезают фрагмент меньше разметки по 15–20 мм с каждой стороны и убирают теплоизоляцию при наличии таковой. Отступ от разметки образует полосу у каждого края, которая загибается вовнутрь: нужно только сделать косые подрезы в углах, а затем вставить между корпусом и экраном печи брусок подходящей толщины, после чего борт оправляется киянкой.
Наиболее сложная задача — выполнить качественное сварное соединение стенок бака с корпусом печи. При этом нужно правильно подобрать материал — для топок из углеродистой стали бак также должен быть «чёрным». Сварку нужно вести в мягких режимах, чтобы, с одной стороны, не нарушить структуру стенок топки, а с другой — не прожечь металл стенок бака.
Наиболее выгодно временно разобрать каменную кладку и положить печь набок, чтобы проводить сварку в нижнем положении. Не следует приваривать бак к каменке стенками в торец, правильнее будет отогнуть их края по 10–15 мм и вести шов по краю полученного нахлёста.
Установка бака на дымоход и его подключение
Как уже говорилось, бак на трубе дымохода — наиболее простой вариант, не требующий изменения планировки. Единственным ограничением служит вес — ёмкость объёмом свыше 50–70 литров требует дополнительной поддержки. Например, её можно подвесить на цепях к потолку или оснастить опорными ножками.
Соединение нагревателя с печью выполняется «по конденсату» — труба бака вставляется внутрь вытяжного канала. Чтобы упредить подтравливание в этом месте можно использовать силикатный термостойкий герметик. Если сверху бака система отвода продуктов горения выполнена утеплёнными сэндвич-трубами, сборка последующих сегментов выполняется «по дыму», для одностенных труб рекомендуется придерживаться обратного направления соединений.
Открытые баки могут не иметь сантехнического подключения как такового, достаточно врезать шаровый кран в нижней части боковой стенки. Если бак будет проточным, в его дно врезают два патрубка — один длинный, примерно до середины высоты бака, предназначенный для подачи холодной воды, и один короткий — для забора горячей. Многие справедливо заметят, что эта схема устроена по обратному принципу, чем в накопительных водонагревателях, однако бак печи нагревается не в одной точке, а по всей высоте, поэтому подмешивание холодной воды должно выполняться в наиболее нагретой зоне. Если бак подключается к системе отопления, требуется врезка ещё одного короткого резьбового патрубка для подвода обратки.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник
Водяной бак для печного теплообменника
Кирпичная теплоемкая печь топится зимой два раза в сутки – утром, вечером. Кроме прочего, это дает возможность постоянно иметь в своем распоряжении и достаточное для ежедневных мелких хозяйственных нужд количество горячей (теплой) воды. Это удобно, приятно и экономно. Простейший способ – водрузить некую посудину с водой на плиту печи (в случае отопительно-варочной ее конструкции). Первоначально так и поступил – из доставшихся по случаю остатков-обрезков нержавеющей стали выкроил и изловчился сварить прямоугольный ящик-бак удобного размера. Мой бак емкостью около 50 л. занимал половину невеликой плиты и заливался ведром. Разбор горячей воды – из впаянного краника снизу (Фото 1).
При ремонте и доработках своей домашней печи, среди прочего был изготовлен и вживлен в печную кладку небольшой теплообменник. С расчетом убрать бак с плиты, освободить ее для удобной готовки. Место для бака выбрано на крыше печи, он поместился туда почти впритирку. Высокое расположение емкости делает естественную циркуляцию воды эффективнее, да и полезное пространство внизу не загромождает. Единственное затруднение – крайне неудобное наполнение бака вручную, разрешилось по всем правилам восточной тактики. Применен отдельный небольшой электрический насосик. Исходя из размещения бака, положения теплообменника и прочих факторов, имеющийся бак доработан. В него установлены элементы для присоединения нужных трубопроводов, механический термометр, поплавковый датчик наполнения.
Что понадобилось для работы.
Набор некрупного слесарного инструмента, инструменты и материалы для конструктивной пайки – портативная газовая горелка, мощный паяльник, припой, флюсы.
Присоединение бака к печному теплообменнику – не тонкими металлопластиковыми (МП) трубами, отсюда специфические переходные элементы (Фото 2).
Монтаж в бак – пайкой. Припой конечно без свинца и прочих вредностей. Здесь, сплав олово-медь. Бронзовые штуцеры легко паяются, следует лишь позаботиться о мощном источнике тепла или дополнительном подогреве. Другое дело нержавеющая сталь. Моя марка стали поддалась ортофосфорной кислоте (флюс). Действовал так – размечал на нужной стороне бака центры отверстий для патрубков, вырисовывал отверстия для них. По внутреннему контуру будущего отверстия накернивал и сверлил ряд небольших отверстий, выпиливал надфилем между ними перемычки и дорабатывал отверстие большим круглым напильником с мелкой насечкой (Фото 3,4).
Удалял заусенцы и зачищал посадочные места штуцеров. Места пайки на баке предварительно залудил. Использовал помянутую ортофосфорную кислоту, мощный (150 Вт) электрический паяльник и дополнительный подогрев небольшим пламенем газовой горелки. Вполне удобно работать самостоятельно без помощника – в левой руке зажженная горелка, в правой паяльник. Зачищенное место вокруг отверстия уже смочено флюсом. Горелкой греем стенки около места пайки, но не само его. Прогретым паяльником берем каплю припоя и растираем по зачищенной и офлюсованной нержавейке. Вокруг отверстия. Припой должен плавиться от нержавейки и смачивать ее равномерным тонким слоем.
Бронзовые патрубки паял горелкой, используя специальный пастообразный флюс для монтажа медных водопроводов. Он предназначен для огневой пайки и очень удобен – содержит в своем составе пылинки припоя олово-медь. Нагрев и время внесения припоя легко контролировать – греем до тех пор, пока флюс не засеребрится. Медь и сплавы паяет безотказно, предварительно лудить не нужно, единственный момент – хорошо подогнать (чтобы задействовать капиллярные силы) и зачистить поверхности.
Патрубки разобрал – все отвинтил, снял все уплотнители. В месте посадки зачистил некрупной наждачкой, намазал пастой-флюсом и пришлепнул на залуженное место. В правой руке катушка припоя с размотанным концом, в левой зажженная горелка. Хорошим мощным пламенем без стеснения греем основание штуцера и железку вокруг, как только флюс засеребрится, убираем факел чуть в сторону и около шва касаемся проволочкой припоя. Он плавится и жидкий, капиллярными силами его затаскивает в шов. Проследим, чтобы выступившее количество припоя было примерно одинаковым со всех сторон и убираем пламя, даем железке самостоятельно остыть (Фото 5). Не дуем, не смачиваем водой, не шевелим горячие детали.
Аналогичным манером монтируем все крупные железки – два патрубка для МП труб к теплообменнику, перелив (Фото 6).
Разбор горячей воды через имеющуюся дырочку от крана, там уже впаяна стандартная внутренняя трубная резьба ½” (Фото 1).
Для двух оставшихся приборов – датчика уровня и механического термометра понадобились более тонкие монтажные отверстия. Они без затей просверлены спиральным сверлом соответствующего диаметра. Остальное так же – места паек выровнял и зачистил. Залудил нержавеющую сталь, впаял. Штатные провода датчика укоротил, посадочное место зачистил и также облудил с ортофосфорной кислотой. Паял электрическим паяльником, только слегка подогревая стенку бака в стороне от проводов. Термометр же еще не пришел по почте, отверстие для него пришлось только подготовить (залудить) и заглушить деревянным чопиком.
Все пайки сделаны одномоментно. Следом, немедленная отмывка остатков кислотного флюса. К счастью на улице было тепло. Бак отмывал целиком – положил на стриженую травку пару обрезков досочек, на них бак. Рядом ведро с теплой водой и ковшик. Резиновые перчатки, плоская пластиковая щетка с короткой щетиной. Чуть смочил верхнюю стенку водой, нанес немного ядреного щелочного концентрата, методично поработал щеткой. Круговыми движениями, ни пяди не пропуская – заодно и старая копоть отмылась. Особенно тщательно обработал места паек, вокруг торчащих штуцеров. Обработанную стенку отмыть, воды как патронов – не жалеть. Переворачиваем бак на другую сторону, повторяем. И так до полной и окончательной победы.
Мой безсвинцовый припой для радиотехнического применения, с флюсом-канифолью внутри проволоки. Ее следы также остались на пайках. Щелочью она не растворяется, пришлось поработать и старой зубной щеткой с ацетоном (работать в защитных очках).
Что у нас получилось.
Установка бака в сборе, подключение к теплообменнику.
Бак собран – возвращены все штатные железки и резинки на штуцеры для МП труб, с лентой ФУМ накручены выходной штуцер (тоже для МП трубы, но потоньше) и присоединитель «елочка» для шланга аварийного перелива (в канализацию).
Бак в сборе торжественно водружен на рабочее место. Только что без духового оркестра. Положение бака – над теплообменником для максимально коротких соединений (Фото 12).
Соответствующими элементами снабжены выходные патрубки теплообменника – на верхнем выходном — угловой присоединитель-переходник, нижний снабжен еще и сливным краном (Фото 13). Рукоятка крана направлена к стенке печи для уменьшения вероятности случайного ее открытия.
Куски МП трубы соответствующего диаметра точно отмерил, отпилил, зачистил концы от заусенцев, продул от опилок. Смазал посадочные места (на штуцерах) вазелиновым маслом, собрал (Фото 14).
Аналогичным образом собрал и разбор горячей воды — изогнул кусок МП трубы (с крыши печи вниз), подготовил ее концы. Один из них снабдил шаровым краном с уже имеющимся, штатным присоединителем для МП, второй подключил к сливному штуцеру бака.
Наполнение бака холодной водой делалось при помощи небольшого (220 В х 25 Вт) фонтанно-аквариумного насоса (Фото 15). Для пробы, просто из ведра, потом из бочки с холодной водой (в этом же помещении) с ручным контролем (сунув в бак пальцы, как становится мокро бежишь выключать), а затем и с помощью автомата-набирателя по датчику наполнения.
Через время, приехал и мой термометр. Впаивал его в подготовленное отверстие в вертикальной передней стенке бака. Мой градусник изначально предназначался для более-менее точного контроля температуры горячей воды для приготовления напитков — чай, кофе. Удлиненный стержень из нержавеющей стали чувствителен к измеряемой температуре только на конце. В середине вполне можно паять. Кругленькую шкалу термометра несколько вынес вперед, от стенки бака. С расчетом на потенциальный утеплитель, да и паять так было удобнее. Место монтажа на ножке градусника зачистил некрупной наждачкой, залудил с ортофосфорной кислотой и безсвинцовым припоем. Отмыл от остатков кислоты, место монтажа уплотнил несколькими витками медной луженой проволоки. Слил из бака воду, впаял термометр, отмыл место пайки (Фото 16).
Источник
