العنصر الرئيسي في أي من أنظمة التدفئة هو جهاز خاص - مبادل حراري لتدفئة المنزل ، حيث يتم نقل الحرارة من مولد حراري إلى ناقل حراري. يتم تقديم عدد كبير من غلايات التدفئة المختلفة في السوق الحديثة ، ولكن كل تنوعها لا يحد من خيال الحرفيين المنزليين فيما يتعلق بالتصنيع المستقل لهذه الأجهزة. في مقالنا ، سيُطلب من القراء معرفة سبب الحاجة إلى مبادل حراري في نظام التدفئة ، وكيفية صنعه بيديك وكيفية توصيله.
وظيفة المبادل الحراري في نظام التدفئة
في أنظمة تسخين الهواء المنزلي ، غالبًا ما يتم استخدام المبادلات الحرارية السطحية لنظام التسخين ، حيث تنتقل الطاقة الحرارية من خلال سطح الجدران المعدنية لهذا الجهاز.
يتم تطبيق مبدأ التسخين من خلال المبادل الحراري بشكل كامل في تصميم الغاز أو الوقود الصلب أو الغلايات الكهربائية. يدور الماء من خلال أنابيب منحنية على شكل ملف مثبت داخل وحدة التسخين ويتم تسخينه بواسطة درجة حرارة الوقود المحترق. يذهب المبرد المسخن إلى خط أنابيب نظام التسخين ، ويتم استبداله بالمياه المبردة من المشعاعات في المبادل الحراري.
حتى الآن ، في العديد من المنازل الفردية ، يظل الموقد المصدر التقليدي للحرارة. من الجيد تسخين كوخ صغير ، ومع ذلك ، في كوخ متعدد الغرف ، فإن سعته الحرارية غير كافية. لذلك ، في منزل خاص ، هناك حاجة إلى مبادل حراري في نظام التدفئة من أجل تحويل الموقد إلى غلاية تسخين مياه كاملة. يجب أن يتناسب حجم وشكل المبادل الحراري محلي الصنع للتدفئة مع أبعاد غرفة الوقود بالفرن. يمكن توصيل الأنابيب والمشعات بهذا الجهاز ، ومن ثم سيصبح تسخين المنزل أكثر كفاءة.
أنواع المبادلات الحرارية
مبادلات حرارية أكثر عملية للتدفئة. وذلك لأن الماء ينقل الطاقة الحرارية أفضل بكثير من الهواء. ومع ذلك ، فإن مبادل حرارة الهواء للتدفئة يجد أيضًا التطبيق. بالإضافة إلى الماء والهواء ، يتم أيضًا استخدام مبادل حراري للمدخنة ، والذي يتم تثبيته ليس في الداخل ولكن في الخارج.
تم تجهيز جميع أجهزة التسخين الصناعية بمبادلات حرارية ، يتم تكييف تصميمها إلى أقصى حد للتدفئة الفعالة للمياه.
في المصنع ، المبادلات الحرارية مصنوعة من النحاس. الأنبوب عبارة عن ملف ، عبر الانحناءات التي يوجد بها العديد من الصفائح ، مما يوفر مساحة كبيرة من نقل الحرارة.
يكاد يكون من المستحيل بناء مبادل حراري محلي الصنع للتدفئة في منزلك بحيث يكون تمامًا مثل المصنع. لذلك ، يجب عليك تحديد خيار أسهل.
جهاز النظام
مبدأ تشغيل المبادل الحراري محلي الصنع هو أن الموقد ينقل الطاقة إليه من احتراق الحطب أو الفحم ، ويتباعد الماء الساخن من خلال الأنابيب إلى جميع الغرف. تسمح طريقة التسخين هذه لسكان المنزل بالاستمتاع بتوزيع متساوي للحرارة.بالإضافة إلى ذلك ، يتم تسخين جميع الغرف بشكل أسرع ، ويتم تقليل تكاليف الوقود.
هناك طريقتان لتحسين تسخين الموقد لمنزل خاص:
- بناء فرن من الصفر لحجم معين من المبادلات الحرارية ؛
- قم بتثبيت مبادل حراري محلي الصنع مصنوع في حجم الفرن في الفرن الحالي.
من خلال صنع مبادل حراري للتدفئة بيديك ، يمكن لمالك المنزل التأكد من أن موقده مع دائرة مائية لن يعمل أسوأ من غلاية وقود صلب حقيقية. والفرق الوحيد هو أنه في الموقد سيكون مدخل مدخل المبادل الحراري أعلى قليلاً من الأرض عنه في غلايات المصنع. هذا فرق كبير إلى حد ما ، والذي يمكن أن يؤثر على معدل الدوران الطبيعي للمبرد.
يجب أن يتم توصيل المبادل الحراري بنظام التسخين بحيث يكون أنبوب سحب الماء البارد (العائد) عند أدنى مستوى ممكن.
تمامًا كما هو الحال في نظام التدفئة التقليدي ، يجب تثبيت خزان التمدد في الجزء العلوي من خطوط الأنابيب. سيعوض عن التغيير في حجم الماء الساخن ويطلق فقاعات الهواء من النظام. إذا كان التسخين من خلال المبادل الحراري مع الدوران الطبيعي غير كافٍ لتسخين كوخ كبير ، فسيتعين عليك تثبيت مضخة دوران في النظام.
لتوصيل مبادل حراري محلي الصنع للتدفئة ، يتم استخدام تركيبتين: واحدة من الأسفل (مدخل الماء البارد) ، والأخرى من الأعلى (مخرج ساخن). عند تثبيت المبادل الحراري ، من الضروري توفير المنحدر الضروري للأنابيب ، كما هو مطلوب في المخطط.
مزايا التسخين بمبادل حراري
إذا فهمت سبب حاجتك إلى مبادل حراري في نظام التدفئة ، يمكنك ملاحظة عدة مزايا واضحة:
- سهولة التصنيع. إذا كان هناك فرن موجود بالفعل في المنزل ، فسيتعين عليك أن تنفق فقط على صنع مبادل حراري محلي الصنع وتركيب نظام تدفئة.
- تدفئة مشتركة. بالإضافة إلى تسخين المنزل من سطح الموقد ، سيتم إضافة نظام تسخين المياه.
- مجموعة متنوعة من الوقود. يمكنك تسخين الفرن بأي طاقة صلبة ، على عكس الغلايات التي تركز فقط على نوع معين من الوقود.
- مظهر جميل. يمكن أن يكون الحفاظ على المظهر التقليدي للموقد الروسي مفيدًا عند إنشاء تصميم داخلي بأسلوب وطني.
من بين عيوب التسخين من خلال المبادل الحراري: كفاءة عالية أقل مقارنة بغلايات المصنع وعدم وجود تحكم تلقائي في شدة تسخين المبرد.
كيفية عمل مبادل حراري منزلي الصنع
يمكن أن يكون شكل المبادل الحراري للتسخين العصامي مختلفًا. الخيار الأكثر شيوعًا هو تسجيل العديد من الأنابيب الفولاذية أو النحاسية ، ولكن يتم أيضًا استخدام عينات من نوع الألواح.
درجة الحرارة في منطقة الاحتراق عالية جدًا ، خاصة عندما يحترق الفحم. لذلك ، يتم وضع الطلبات المتزايدة على المعدن الذي ستصنع منه عناصر المبادل الحراري ، وعقلانية تصميمه وجودة اللحامات.
مواد للتصنيع
تتمثل مهمة المبادلات الحرارية للمياه في التسخين في ضمان النقل الأمثل للحرارة ، ودرجة الموصلية الحرارية المعدنية مهمة في هذه العملية. على سبيل المثال ، ينقل الأنبوب الفولاذي حرارة أضعف بـ 7 مرات من الأنبوب النحاسي. لذلك ، مع نفس قطر الأنبوب ، لنقل نفس الكمية من الحرارة ، ستحتاج إلى 25 مترًا من الأنبوب الفولاذي بدلاً من 3.5 متر من النحاس.
تعتبر المبادلات الحرارية النحاسية هي الأكثر اقتصادية في التشغيل ، ولكنها مكلفة أيضًا. تعتبر المبادلات الحرارية المصنوعة من الأنابيب الفولاذية التي يبلغ قطرها 32 مم على الأقل أكثر سهولة في التصنيع المستقل.
إذا كان من المفترض تسخين الفرن بالفحم ، فمن الأفضل تثبيت مبادل حراري من الحديد الزهر. هذا المعدن أقوى ، ولن تحترق جدران الجهاز لفترة طويلة.
حساب قوة المبادل الحراري
من الصعب جدًا حساب سعة المبادل الحراري لنظام التدفئة مسبقًا. للقيام بذلك ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار العديد من العوامل: قطر الأنبوب ، وطول الملف ، والتوصيل الحراري المعدني ، ودرجة حرارة احتراق الوقود ، وسرعة دوران المبرد ، وما إلى ذلك. لن يتم اكتشاف القدرة الحقيقية للمبادل الحراري على التعامل مع وظائفه إلا بعد إطلاق نظام التسخين.
في الحسابات ، يمكن توجيه أن 1 متر من الأنبوب بقطر 50 مم ، والذي يعمل كمبادل حراري ، سيعطي 1 كيلو واط من الطاقة الحرارية.
يمكنك أن تأخذ على سبيل المثال أي نموذج معروف للغلاية ، ووفقًا لمعلماته ، قم بعمل مبادل حراري محلي الصنع.
ميزات التصميم
يسمى المبادل الحراري لتسخين المياه في المنزل ، الملحوم من الأنابيب ذات الجدران الملساء ، سجلاً. يبدو وكأنه نوع من "شعرية" ، وهذا هو الشكل الأكثر شعبية لمبادل حراري محلي الصنع. بالإضافة إلى هذا التصميم ، فإنها تصنع أيضًا أجهزة أبسط على شكل خزان مستطيل أو أسطواني. الشيء الرئيسي هو أن مساحة سطح التبادل الحراري أكبر ما يمكن.
عند صنع مبادل حراري بيديك ، يجب مراعاة العديد من الشروط:
- يجب أن يكون عرض الفراغات الداخلية في المبادل الحراري 5 مم على الأقل ، وإلا قد يغلي الماء الموجود فيه ؛
- يجب أن يكون سمك جدار الأنبوب 3 مم على الأقل حتى لا يحترق المعدن ؛
- يجب أن تعوض فجوة 10-15 مم بين المبادل الحراري وجدران الفرن عن تمدد المعدن أثناء التسخين.
تصاعد الميزات
أسهل طريقة هي تركيب مبادل حراري بالتزامن مع بناء الفرن. إذا قمت بتثبيته في فرن قديم ، فسيتعين عليك تفكيك جزء من الطوب.
إجراء:
- يتم تركيب مبادل حراري أنبوبي مباشرة على الأساس المعد للفرن مباشرة في تجويف الفرن.
- مع مزيد من وضع صفوف الطوب ، تترك مساحة لأنابيب مدخل ومخرج الجهاز.
- بعد الانتهاء من البناء ، يتم توصيل المبادل الحراري بنظام التدفئة ، ويتم ملء النظام بالماء ويتم إنتاج فرن اختبار للفرن.
تقدم مواد الفيديو للتعرف على نصائح مفيدة حول التصنيع الذاتي لمبادل حراري:
حتى الآن ، تحدثنا فقط عن المبادلات الحرارية في نظام تسخين المياه. دعونا ننتبه إلى مجالات أخرى من تطبيقها.
تسخين الهواء
إذا ميزت نظام تسخين الهواء ، يمكننا القول أنه يحتوي على سلبيات أكثر من الإيجابيات. المبادلات الحرارية للتدفئة ليست شائعة في القطاع السكني الخاص ، لكنها لم تصبح مألوفة بعد.
ميزة هذا النظام هي القدرة على الجمع بين التدفئة والتهوية القسرية. ومع ذلك ، يمكن أن تقلل الأخطاء المحتملة في تصميمه وتثبيته من الفوائد. يتم سماع ضوضاء المروحة في القنوات ، ويتم الشعور بعدم توازن درجة الحرارة في الغرف.
توجد مبادلات حرارية لتسخين الهواء تسخين مباشر وكذلك غير مباشر. في أولها ، يحترق الغاز أو وقود الديزل مباشرة في المبادل الحراري نفسه. تستخدم النماذج الأخرى سائل تبريد متوسط.
مبادل حراري للمدخنة
في البيوت والحمامات الخاصة بـ "الحرفيين" ، يمكنك رؤية مبادل حراري مصنوع من الماء أو الهواء مُركب على مدخنة موقد صغير. اتضح أنه مربح للغاية: الحرارة لا تختفي مع الدخان ، وجزء منها يعمل على تسخين الماء.
عن طريق تركيب مبادل حراري في المدخنة للتدفئة ، يمكنك الحصول على كمية كبيرة إلى حد ما من الماء الساخن. بالطبع ، هذا لا يكفي لتدفئة المنزل بأكمله ، ولكنه يكفي لوضع مشعاع أو اثنين في غرفة الملابس.من الممكن استخدام مبادل حراري لمدخنة سواء للتسخين أو للتسخين السريع للمياه في الحمام.
يمكن أن يكون مثل هذا الجهاز بسيطًا جدًا في التصنيع. كأساس ، يمكنك أخذ قطعة من أنبوب كبير بقطر 500-700 مم ، أو لحام خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ. في وسط الهيكل ، سيكون هناك أنبوب رأسي يتوافق مع قطر المدخنة ، ويجب لحام أنبوبين في الأعلى والأسفل.
عند إعطاء درجة الحرارة للمبادل الحراري ، فإن منتجات الاحتراق الخارجة من الفرن تبرد بسرعة. وبسبب هذا ، ينخفض السحب في المدخنة ويتباطأ احتراق الوقود إلى حد ما.
يمكن أن يكون صنع مبادل حراري للتدفئة بيديك طريقة لترتيب تسخين كامل للمياه في المنزل دون الحصول على معدات باهظة الثمن.
