Теплообменник в зимнюю палатку: описание принципа работы и изготовление своими руками

Общие характеристики и принцип работы

Большинство новичков придерживается мнения, что укрыться от тепла можно в простой и недорогой палатке, но это глубокое заблуждение. Палатка лишь сохраняет тепло в ограниченном пространстве, но если она не оборудована устройством теплообмена, всё, что вы сможете от нее получить — это защиту от сильного ветра.

Важно отметить, что эффективный прогрев и сохранение температуры внутри палатки возможно лишь при наличии своеобразного двухслойного шлюза на входе и люка в месте расположения обогревателя. Если люк отсутствует, то этот участок нужно защитить ковриком из стекловолокна во избежание пожароопасных ситуаций.

Будете ли вы изготовлять теплообменник для зимней палатки своими руками или же купите готовый вариант — решать вам. Но в любом случае необходимо заранее разобраться с принципом работы такого устройства, т. к. и в магазинных изделиях, и в самодельных он аналогичный. То же самое касается требований в плане эксплуатации и безопасности.

Работа теплообменника построена на сгорании топлива, которое преобразуется в тепло. Среди основных характеристик подобных агрегатов особое внимание уделяется мощности теплового излучения. Она может зависеть от таких факторов:

1. Максимально возможный температурный диапазон.
2. Площадь нагрева.
3. Тип материала, из которого изготовлена система.

Еще немаловажную роль отыгрывает и форма обогревателя, ведь известно, что круглые модели демонстрируют более эффективную работу, если сравнивать их с квадратными, т. к. в них отсутствуют участки застоя тепла.

Чаще всего теплообменники изготовляют из жаропрочной стали, хотя в самодельных изобретениях могут присутствовать самые различные материалы и подручные средства.

Что представляет собой теплообменник?

В отличие от многих других обогревающих приспособлений этот прибор выводит наружу продукты сгорания, благодаря чему нет необходимости «впускать» внутрь свежий воздух и терять при этом произведенное тепло. Для этого в палатке должен быть предусмотрен хотя бы один люк в верхней части. Кроме дымохода из конструктивных особенностей стоит выделить наличие нагревающих воздух трубок и вентилятора для усиления эффекта (работает от батареек или аккумулятора).

Как функционирует теплообменник в палатку для зимней рыбалки? Горелка, установленная снизу, нагревает трубки обменника, через которые с помощью вентилятора протягивается воздух. Проходя через них, он тоже нагревается и попадает в палатку. Газы, появившиеся в результате сжигания топлива, выходят наружу по дымоходу. Как видим, ничего сложного. Такая конструкция похожа на жаротрубные теплообменники, применяемые в твердотопливных котлах, да и работает она по тому же принципу. Воздух, прошедший по разжаренным трубкам, превращается в сухое тепло и обогревает внутреннее пространство палатки.

Теплообменники могут иметь разное тепловое излучение. У одних излучение более сильное, у других слабее. Эта важная техническая характеристика зависит от:

• тепловой мощности горелки;
• нагреваемой площади;
• материала, из которого произведен прибор;
• формы теплообменника.

Что касается формы, то круглый вариант эффективнее прямоугольного, поскольку в нем нет углов, где могло бы «застаиваться» тепло.

Для чего нужен теплообменник

Существует много видов газовых палаточных печек. И их общим недостатком является то, что некоторые из них не удаляют продукты сгорания наружу. Это довольно опасно, есть риск отравиться продуктами сгорания. Также в палаточное пространство попадает влага, образующаяся в процесс сгорания – влажное тепло не является оптимальной средой для длительного пребывания людей.

Теплообменник для зимней палатки – это отличное решение, обеспечивающее более безопасный обогрев с помощью газовых горелок. Принцип их действия прост:

• Расположенная под теплообменником горелка нагревает конструкцию;
• Через трубки обменника протягивается воздух, нагревающийся и попадающий в зимнюю палатку;
• Продукты сгорания отводятся через дымоход наружу палатки.

Источником питания выступает аккумулятор, в качестве вентилятора используются малошумящие компьютерные кулеры или вентиляторы иного типа.

По своей конструкции прибор напоминает небольшой жаротрубный теплообменник, используемый в твердотопливных отопительных котлах. Через него проходит жар от горелки, а по трубкам прогоняется воздух. На выходе мы получаем сухое тепло, вполне комфортное и согревающее людей.

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.

Газовый или бензиновый?

Горелки работают на разных видах топлива, самые распространенные – газ и бензин. Газовый теплообменник для палатки прекрасно подходит как для рыбалки со льда, так и для зимнего туризма. Понятно, что такое устройство работает на газу.

При желании его можно сделать более функциональным, а именно приспособить для приготовления пищи. Газ подается на горелку из баллона, который иногда преподносит сюрпризы. Дело в том, что при отрицательных температурах его содержимое может замерзать, поэтому многие предпочитают пользоваться небольшими газовыми баллончиками, помещающимися внутри палатки. Народные умельцы идут своим путем. Они обвивают баллон медной трубкой или пластиной и выводят ее конец на горелку. Металл греется и не позволяет замерзнуть содержимому баллона. Более серьезных недостатков у газового теплообменника нет. Это простой в эксплуатации, надежный и долговечный прибор, заслуживший признание многих любителей подледного лова. Его полезность уже оценили тысячи сторонников комфортной ловли.

Бензиновые модели не менее эффективны, к тому же они дешевле и компактнее (и сама конструкция, и емкость с топливом). Но есть один нюанс, который заставляет рыбаков отказываться от них.

Горелка, работающая на бензине, имеет один серьезный недостаток – повышенный риск возгорания. Именно из-за высокой пожароопасности большинство делает выбор не в ее пользу. Кроме того известны случаи, когда такие приборы взрывались по причине перегрева, поэтому эксплуатировать их нужно с особой осторожностью.

Как вариант можно приобрести прибор со спиртовой горелкой, но такой больше подходит для межсезонья (весна, осень), а зимой его эффективность минимальна. Нагреть таким большую палатку вряд ли получится.

Спиртовые и парафиновые свечи

Могут использоваться в одноместной палатке при средней суточной температуре воздуха до -5 градусов. Для обогрева более обширного помещения их ресурса не хватает.

Газовые обогреватели

Источником топлива в этом случае является 5-литровый газовый баллон, а источником тепловой энергии – газовая горелка, обычно оборудованная конвектором. Подобные обогреватели используются не только в формате теплового генератора, на них также можно готовить или разогревать еду.

Главный изъян – значительный расход горючего. В связи с этим их практикуют в местностях, легкодоступных для подъезда на автомобильном транспорте. Переносные газовые обогреватели отличаются долей опасности в противопожарном отношении. Собственно, они и оказываются наиболее частой причиной возгораний.

Бензиновые приборы отопления

Они используются для обогрева достаточно давно, и их структура с годами, в сущности, не изменилась. Эти устройства востребованы еще и потому, что удельные затраты финансов на закупку горючего самые небольшие по сравнению с остальными вариантами обогрева.

Но кроме этого, в помещении, отапливаемом бензиновой печкой, постоянно присутствует запах горючего. При эксплуатации обогревателя, функционирующего на бензине, необходимо неукоснительно соблюдать правила использования – неудовлетворительно выполненная прочистка горелки способна стать фактором взрыва и возгорания.

Твердотопливные конструкции

Печки, в которых энергоносителем выступают дрова, были и продолжают оставаться востребованными в лесных зонах. Здесь необходимо лишь собрать сухостой и использовать его в теплообменнике для зимней палатки. Раскладные стальные печки разнообразных конструкций комфортны при транспортировке, так как занимают немного места в автобагажнике.

При эксплуатации требуют непрестанного контроля и подкладывания дров.

Лучшие заводские теплообменники

Это оборудование появилось на рыболовном рынке относительно недавно, поэтому в магазинах большого разнообразия не увидишь. Но из того, что они предлагают, можно выбрать прибор, отвечающий всем требованиям суровой зимней рыбалки. Перечислим самые популярные модели:

1. 
   СИБТЕРМО СТ-4,5 – продукт омских мастеров, который сейчас называют хитом продаж. Теплообменник производится из алюминиевого сплава, обладающего хорошей теплопроводностью. За счет естественной конвенции он способен обогреть не только зимнюю палатку, но и небольшое жилое помещение. Абсолютно безвреден для здоровья, отработанные газы выводятся наружу. Подача воздуха осуществляется тремя вентиляторами, работающими от напряжения 12В. Корпус прибора покрыт термостойкой краской. В комплект входит инфракрасная газовая горелка, а вот трубы и баллон с газом придется покупать отдельно. Общий вес устройства – 7,4 кг. Стоит СИБТЕРМО СТ-4,5 чуть больше 200 долларов, но цена себя оправдывает. Особенно на рыбалке при экстремально низкой температуре.
2. 
   СУХОВЕЙ – отличный теплообменник из нержавеющей стали с алюминиевыми трубками внутри, которые обеспечивают хорошую отдачу тепла. Оснащен вентилятором с возможностью регулировки мощности (есть диммер), максимальное количество оборотов в минуту – 3100. Вентилятор защищен от перегрева специальной заградительной шторкой. Выходная труба прибора находится в нижней части корпуса, что значительно увеличивает КПД благодаря задержке горячих газов. Разработчики рекомендуют использовать для этого теплообменника инфракрасную горелку 2,3 кВт. В комплект она не входит, поэтому СУХОВЕЙ вдвое дешевле модели, описанной выше. Если к демократичной цене добавить еще и незначительный вес (всего 2,9 кг), надежность, долговечность и простоту в эксплуатации, то можно смело сказать, что это один из лучших вариантов.
3. 
   ДЕСНА БМ – еще один неплохой аппарат с одним, но большим кулером, обеспечивающим циркуляцию воздуха в палатке. Это устройство может работать в двух режимах: автоматическом и турбо. Источником питания служит 12-вольтовый аккумулятор или комплект батареек. Запускается теплообменник просто, надо всего лишь установить его над горелкой, поставить дымоход, подключить вентилятор, разжечь горелку и проверить тягу. При первом запуске необходимо обеспечить хорошее проветривание, поскольку возможны посторонние запахи. Спустя полчаса работы они исчезнут. Считается, что КПД этого теплообменника выше, чем у большинства конкурентов. То есть, он быстро нагревает воздух до высокой температуры, но при этом, к сожалению, нагревается сам. Случайное прикосновение к корпусу, разогретому до 130 градусов, вызовет сильный ожог. Устанавливать такой прибор рядом с легковоспламеняющимися материалами категорически нельзя. А еще после выключения газовой горелки он долго остывает, даже если оставить вентилятор включенным на всю мощность.

И перечисленные заводские теплообменники для зимней рыбалки, и те, что не попали в список, примерно одинаково справляются со своей задачей. Поэтому при выборе кроме способности «производить» теплый сухой воздух (уровень теплового излучения) стоит учесть и другие характеристики аппарата. Например, его габариты и вес. Он не должен быть чересчур тяжелым, занимать много места и мешать рыболовному процессу.

Теплообменник для зимней палатки своими руками

Сделать теплообменник для палатки своими руками не составит особого труда. Затраты на металл будут минимальными, самоделка окажется более выгодной, чем ее заводские аналоги. При изготовлении самоделки не требуется какая-то фантастическая точность в соблюдении габаритов – это не двухконтурный котел, а простейший самодельный теплообменник в палатку для отдыха и рыбалки в холодных зимних условиях.

Делать теплообменник для зимней палатки лучше всего из нержавеющей стали и алюминиевых трубок. Если нет ни того, ни другого, найдите любую тонкостенную металлическую трубу диаметром около 20 мм и листовое железо толщиной 1 мм. Также вам потребуется сварочный аппарат и дрель со сверлом по металлу подходящего диаметра. Сборка не займет у вас много времени, с монтажом можно справиться буквально за день.

Все размеры носят скорее рекомендательный характер, вы вполне можете что-то изменить специально для ваших нужд.

Подготовка теплообменных труб

Первая наша задача – соорудить непосредственно сам теплообменник по образу и подобию его жаротрубнного собрата. Для этого необходимо взять два прямоугольных отреза листового металла и наметить в нем отверстия под теплообменные трубки. Рекомендуем сделать три ряда в шахматном порядке – пять трубочек в верхнем и нижнем рядах, четыре трубки в среднем ряду. Самая сложная задача заключается в том, чтобы приварить трубки с двух сторон к двум листам металла.

Сборка корпуса

Далее собираем корпус из еще четырех отрезков. В верхней части делаем отверстие под дымоход. Его необходимо продумать так, чтобы дымоход легко снимался. Привариваем верхнюю крышку к нашему теплообменнику, по бокам привариваем боковые крышки. Пробовать обогревать зимнюю палатку еще рано – нужно сделать ножки.

Лучше всего, если ножки будут складными, но можно обойтись и без этого. Сделайте их из тонких металлических стержней (проволоки), отмеряя их длину не забудьте учесть высоту используемой плитки/горелки. Соответственно, нижняя часть нашего теплообменника для зимней палатки несплошная – здесь располагается вырез, в котором виднеются внутренние трубки. Именно через этот вырез пламя и жар будут проникать внутрь нашего агрегата.

Работа с электрической частью

Для работы теплообменника для зимней палатки потребуется хороший вентилятор. Мы рекомендуем взять производительный кулер диаметром 120 мм от стационарного компьютера. Такие кулеры обладают хорошей пропускной способностью и минимальным уровнем шума. Привариваем к задней части нашего теплообменника подходящий крепеж, прикручиваем вентилятор, припаиваем длинные проводники для подключения к аккумулятору (подойдет ШВВП 2х0,75).

Теперь все готово для запуска теплообменника. Размещаем его в зимней палатке, подсоединяем дымоход и выводим его наружу, снизу размещаем печку/горелку. Подключаем газовый баллон, поджигаем газ, включаем кулер и ждем разогрева. Пока не обгорит металл, возможен неприятный запах. Через 10-15 минут наш агрегат выйдет на рабочий режим – отрегулируйте температуру воздуха путем регулировки печки/горелки.

Купить готовый теплообменник для зимней палатки или собрать самоделку – решать вам. Но самодельное решение более дешевое, а по надежности оно не уступает фабричным аналогам.

Устройство и назначение теплообменников

Для работы любого теплообменника требуется:

• Топливо (чаще всего применяются сжиженный газ, спирт, дизельное топливо или бензин). 
• Источник электрического тока (чаще всего 12V аккумулятор).

Если не вдаваться в технические подробности, то собственно теплообменник состоит из следующих блоков:

• Защищённая от внешних воздействий горелка. Она – источник тепла.
• Нагревающиеся элементы. Они располагаются над горелкой. Обычно это металлические трубки небольшого диаметра;
• Вентилятор, который разгоняет тёплый воздух по ограниченному пространству палатки. В конструкции небольших по размерам устройств только один вентилятор. В конструкции крупных теплообменников могут присутствовать 2 или 3 вентилятора;
• Устройства для отвода продуктов горения за пределы палатки (для вентиляции), обычно это металлическая или гофрированная труба.

При нормальной работе теплообменника в палатке сохраняется стабильная температура, влажность и свежий воздух.

Многие производители оборудуют свои теплообменники трубками для отвода конденсата и устройствами, позволяющими отключать подачу топлива на горелку, в случае, если последняя погасла. Устройства для индикации наличия газа в палатке (датчик угарного газа) – так же достаточно часто входят в комплект теплообменника.

Каждый производитель пытается сделать свой теплообменник лёгким и компактным, потому большинство наиболее популярных моделей запросто может уместиться в крупный ящик для строительного инструмента. В сети можно найти множество интересных самодельных усовершенствований заводских моделей теплообменников, которые в состоянии повысить безопасность рыбака, использующего теплообменник.

Принцип работы

Перед началом работы теплообменник необходимо надёжно установить на ровную поверхность (плоскую подставку из материала, имеющего низкую теплопроводность: лист металла, влагостойкая фанера, ящик из теплостойкого пластика и т.д.). Монтируется труба, по которой отводятся продукты горения. Открывается клапан подачи свежего воздуха в палатку. Подключаются источники топлива и тока, устройства, которые позволяют контролировать уровень загазованности в палатке. Всё – теплообменник готов к работе.

Принцип работы теплообменников, вне зависимости от вида топлива схож. Если не вдаваться в научные и технические подробности и взять за основу газовый теплообменник, то принцип обогрева палатки можно описать следующим образом:

• К горелке теплообменника по трубкам подаётся природный газ из баллона и свежий воздух;
• Полученная воздушно-газовая смесь воспламеняется и поступает к нагревающим воздух элементам;
• Действующая горелка нагревает теплоноситель;
• Подключённый к источнику электроэнергии вентилятор, разгоняет тепло по замкнутому пространству палатки;
• Продукты сгорания выводятся за пределы палатки через трубу.

Периодически нужно проверять наличие пламени горелки и уровень содержания угарного газа в палатке. Безопасность превыше всего.

Процесс изготовления теплообменника для палатки

Передняя и задняя крышки:
С листа оцинкованной стали вырезаем два квадрата размерами 250 ×250 мм.
В листах сверлим 4 ряда отверстий диаметром 10 мм в шахматном порядке. Для зеркального расположения отверстий они делаются в двух листах сразу.
На листогибе загибаем края листов по 25 мм, чтобы получить невысокие ящики.

При помощи толстого керна или заточенного под конус кругляка и трубы диаметром 25 мм расширяем отверстия.

Керн забиваем внутрь коробки.

Трубы:
Нарезаем алюминиевые трубы (18 шт.) по 350 мм.

Из металла изготавливаем трубу диаметром 50-60 мм или приобретаем готовую. Желательно, чтобы на нее надевалась полипропиленовая труба, которая послужит дымоходом.
Ножницами по металлу делаем десяток надрезов длиной 20 мм и загибаем их наружу при помощи плоскогубцев, как показано на рисунке.

Боковые стенки и верхняя:
С металла вырезаем цельный лист, из которого согнем боковые и верхнюю стенки теплообменника.

В верхней части сверлим отверстие, соответствующее диаметру металлической трубы для дымохода.

По периметру сверлим маленькие отверстия с запасом, а затем при помощи зубила вырубаем большое.

Напильником или бормашинкой доводим размер и геометрию отверстия, чтобы труба плотно вошла в него. Снимаем заусеницы.

При помощи листогиба изгибаем корпус теплообменника.

Можно завальцевать бортики для придания конструкции жесткости. Сверлим отверстия в лепестках трубы и корпусе и при помощи заклепок соединяем их.

Сборка:
Для упрощения сборки вставляем нижний ряд труб и стягиваем переднюю и заднюю стенки при помощи шпильки или струбцины.

Закрепляем все элементы собранной конструкции при помощи контактной сварки (можно заклепками).

Для повышения надежности крепления при помощи керна еще расширяем отверстия с обеих сторон теплообменника.

Важные производственные моменты

Если вы собираетесь обустроить простую, но эффективную систему обогрева палатки с нуля, то необходимо выполнить конструкцию теплообменника по образу и подобию жаротрубных моделей. В этом случае нужно использовать два прямоугольных отреза листового металла, в которых вырезается несколько отверстий для установки теплообменных трубок. Желательно сделать три ряда в шахматном порядке — пять трубочек в верхнем и нижнем рядах и еще четыре в среднем ряду. Основные сложности возникают на этапе приваривания трубок с двух сторон к двум листам металла.

На следующем этапе начинается сборка корпуса из еще четырех отрезков. Необходимо проделать в верхней части отверстие под дымоход, продумав его таким образом, чтобы он легко снимался. Дальше следует приварить верхнюю крышку к теплообменнику, а по бокам зафиксировать соответствующие боковые крышки. Конструкция практически готова, но ее еще нельзя использовать для обогрева. Дальше необходимо установить ножки.

Специалисты рекомендуют использовать вариант складных ножек, хотя можно найти и другое решение. В любом случае такие элементы лучше изготовлять из тонкой металлической проволоки, учитывая высоту используемой горелки. Естественно, нижняя часть обогревательной системы остается не сплошной, ведь здесь остается вырез, куда устанавливаются внутренние трубки. Именно через этот вырез проникает пламя и жар внутрь оборудования.