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.
