Hlavním prvkem kteréhokoli z topných systémů je speciální zařízení - tepelný výměník pro vytápění domu, ve kterém je teplo přenášeno z tepelného generátoru na tepelný nosič. Na moderním trhu je prezentováno velké množství různých topných kotlů, ale jejich rozmanitost neomezuje představivost domácích řemeslníků, pokud jde o nezávislou výrobu takových zařízení. V našem článku budou čtenáři vyzváni, aby zjistili, proč je v topném systému potřeba tepelný výměník, jak jej vyrobit rukama a jak jej připojit.
Funkce výměníku tepla v topném systému
V topných systémech pro domácí vzduch se nejčastěji používají výměníky povrchového tepla topného systému, kde se tepelná energie přenáší povrchem kovových stěn tohoto zařízení.
Princip vytápění pomocí tepelného výměníku je nejúplněji implementován v konstrukci plynových, tuhých paliv nebo elektrických kotlů. Voda cirkuluje trubkami zakřivenými ve formě cívky instalované uvnitř topné jednotky a je ohřívána teplotou spalovacího paliva. Zahřáté chladivo přechází do potrubí topného systému a je nahrazeno chlazenou vodou z radiátorů ve výměníku tepla.
Doposud v mnoha individuálních domácnostech zůstává kamna tradičním zdrojem tepla. Je to dobré pro vytápění malé chaty, avšak ve vícepokojové chalupě je její tepelná kapacita nedostatečná. Proto je v soukromém domě zapotřebí tepelný výměník v topném systému, aby se kamna přeměnila na plnohodnotný vodní ohřívač vody. Velikost a tvar domácího tepelného výměníku pro vytápění by se měl hodit do rozměrů palivové komory pece. K tomuto zařízení lze připojit potrubí a radiátory a poté bude vytápění domu efektivnější.
Druhy tepelných výměníků
Praktičtější vodní výměníky tepla pro vytápění. Je to proto, že voda přenáší tepelnou energii mnohem lépe než vzduch. Využití však nachází i vzduchový tepelný výměník pro vytápění. Kromě vody a vzduchu se k vytápění používá také komínový tepelný výměník, který není instalován uvnitř, ale vně.
Všechna průmyslová topná zařízení jsou vybavena tepelnými výměníky, jejichž konstrukce je maximálně přizpůsobena pro efektivní ohřev vody.
V továrně jsou tepelné výměníky vyrobeny z mědi. Potrubí je cívka, přes jejíž ohyby je mnoho desek, které poskytují velkou oblast přenosu tepla.
Je téměř nemožné postavit doma vyrobený tepelný výměník pro vytápění ve vašem domě tak, aby byl přesně jako tovární. Proto musíte zvolit jednodušší možnost.
Systémové zařízení
Princip činnosti domácího tepelného výměníku spočívá v tom, že kamna na něj přenáší energii ze spalování palivového dříví nebo uhlí a ohřátá voda se potrubím rozbíhá do všech místností. Tato metoda vytápění umožňuje obyvatelům domu využívat rovnoměrné rozložení tepla.Kromě toho se všechny místnosti zahřívají mnohem rychleji a snižují se náklady na palivo.
Existují dva způsoby, jak zlepšit vytápění kamen v soukromém domě:
- postavit pec od nuly pro specifickou velikost tepelného výměníku;
- instalovat domácí tepelný výměník vyrobený do velikosti pece do stávající pece.
Po provedení výměníku tepla pro vytápění vlastními rukama si může být majitel domu jistý, že jeho kamna s vodním okruhem nebudou fungovat horší než skutečný kotel na pevná paliva. Jediný rozdíl je v tom, že v kamnech bude umístění vstupu tepelného výměníku o něco vyšší nad podlahou než v továrních kotlích. Jedná se o poměrně významný rozdíl, který může ovlivnit rychlost přirozeného oběhu chladiva.
Připojení výměníku tepla k topnému systému musí být provedeno tak, aby potrubí pro přívod studené vody (zpátečka) bylo co nejnižší.
Stejně jako v konvenčním topném systému musí být v horní části potrubí instalována expanzní nádrž. Vykompenzuje změnu objemu ohřáté vody a uvolní vzduchové bubliny ze systému. Pokud vytápění pomocí tepelného výměníku s přirozenou cirkulací nestačí k vytápění velké chaty, budete muset do systému nainstalovat oběhové čerpadlo.
Pro připojení domácího tepelného výměníku pro vytápění se používají 2 armatury: jedna zespodu (přívod studené vody) a druhá zespodu (horký výstup). Při instalaci výměníku tepla je nutné zajistit potřebný sklon potrubí, jak to vyžaduje schéma.
Výhody vytápění pomocí tepelného výměníku
Pokud pochopíte, proč v tepelném systému potřebujete tepelný výměník, můžete si všimnout několika zřejmých výhod:
- Snadná výroba. Pokud již v domě existuje pec, budete muset utratit pouze za výrobu domácího tepelného výměníku a instalaci topného systému.
- Kombinované topení. Kromě vytápění domu z povrchu kamen bude přidán systém ohřevu vody.
- Různá paliva. Na rozdíl od kotlů, které se zaměřují pouze na určitý druh paliva, můžete topit pec jakoukoli pevnou energií.
- Krásný vzhled. Při vytváření interiéru v národním stylu může být užitečné zachovat tradiční vzhled ruských kamen.
Nevýhody vytápění prostřednictvím tepelného výměníku jsou: menší účinnost ve srovnání s továrními kotli a nedostatek automatické kontroly intenzity zahřívání chladicí kapaliny.
Jak vyrobit domácí tepelný výměník
Tvar výměníku tepla pro vlastní výrobu se může lišit. Nejobvyklejší možností je registr několika ocelových nebo měděných trubek, ale používají se i vzorky deskových typů.
Teplota ve spalovací zóně je velmi vysoká, zejména při spalování uhlí. Proto jsou kladeny zvýšené nároky na kov, ze kterého budou vyrobeny prvky tepelného výměníku, racionalita jeho konstrukce a kvalita svarů.
Materiály pro výrobu
Úkolem vodních tepelných výměníků pro vytápění je zajistit optimální přenos tepla a stupeň tepelné vodivosti kovu je v tomto procesu důležitý. Například ocelová trubka vede teplo 7krát slabší než měděná trubka. Proto, se stejným průměrem potrubí, pro přenos stejného množství tepla budete potřebovat 25 metrů ocelové trubky místo 3,5 metrů mědi.
Měděné tepelné výměníky jsou nejúspornější v provozu, ale také drahé. Výměníky tepla vyrobené z ocelových trubek o průměru nejméně 32 mm jsou považovány za přístupnější pro nezávislou výrobu.
Pokud se má topit pec uhlí, je lepší instalovat litinový tepelný výměník. Tento kov je silnější a stěny zařízení nebudou dlouho hořet.
Výpočet výkonu tepelného výměníku
Je poměrně obtížné předem vypočítat kapacitu výměníku tepla pro topný systém. K tomu je třeba vzít v úvahu příliš mnoho faktorů: průměr potrubí, délka cívky, tepelná vodivost kovu, teplota spalování paliva, rychlost cirkulace chladiva atd. Skutečná schopnost tepelného výměníku vyrovnat se s jeho funkcemi bude zjištěna až po spuštění topného systému.
Ve výpočtech lze orientovat, že 1 metr trubky o průměru 50 mm, který slouží jako tepelný výměník, poskytne 1 kW tepelné energie.
Můžete si vzít například jakýkoli známý model kotle a v souladu s jeho parametry si vyrobit vlastní domácí výměník tepla.
Designové vlastnosti
Výměník tepla pro ohřev vody doma, svařovaný z hladkostěnných trubek, se nazývá registr. Vypadá to jako druh „mříže“, a to je nejoblíbenější forma domácího tepelného výměníku. Kromě této konstrukce také vytvářejí jednodušší zařízení ve formě pravoúhlé nebo válcové nádrže. Hlavní věc je, že plocha pro výměnu tepla je co největší.
Při výměně tepla vlastníma rukama je třeba dodržovat několik podmínek:
- šířka vnitřních dutin v tepelném výměníku musí být nejméně 5 mm, jinak může voda v ní vret;
- tloušťka stěny trubky by měla být alespoň 3 mm, aby kov nepálil;
- mezera 10–15 mm mezi tepelným výměníkem a stěnami pece by měla kompenzovat expanzi kovu během ohřevu.
Montážní vlastnosti
Nejjednodušší způsob je nainstalovat výměník tepla současně s konstrukcí pece. Pokud jej instalujete do staré trouby, budete muset rozebrat část svého zdiva.
Postup:
- Trubkovitý tepelný výměník je instalován přímo na připraveném základu pece přímo do dutiny pece.
- S dalším pokládáním řad cihel ponechávají prostor pro vstupní a výstupní potrubí zařízení.
- Po dokončení zdiva je tepelný výměník připojen k topnému systému, systém je naplněn vodou a je vyrobena zkušební pec pece.
Video materiál nabízí seznámení s užitečnými tipy pro vlastní výrobu tepelného výměníku:
Doposud jsme hovořili pouze o výměníků tepla v systému ohřevu vody. Věnujme pozornost dalším oblastem jejich aplikace.
Vytápění vzduchem
Pokud charakterizujete vzduchový topný systém, můžeme říci, že má více minusů než plusy. Tepelné výměníky vzduchu pro vytápění nejsou v soukromém rezidenčním sektoru běžné, dosud se neznají.
Výhodou tohoto systému je možnost kombinovat vytápění s nuceným větráním. Možné chyby v jeho návrhu a instalaci však mohou minimalizovat výhody. V potrubí je slyšet hluk ventilátoru a v místnostech je cítit nerovnováha teploty.
Výměníky tepla pro ohřev vzduchu existují přímé i nepřímé. V prvním z nich spaluje plyn nebo motorová nafta přímo v samotném tepelném výměníku. Jiné modely používají střední chladivo.
Komínový tepelný výměník
V chalupách a lázeňských domech „řemeslníků“ můžete vidět komín malého kamna, který je doma vyroben z vody nebo vzduchu. Ukazuje se, že je velmi výhodný: teplo s kouřem neodchází a část z něj slouží k ohřevu vody.
Instalací tepelného výměníku do komínu pro vytápění získáte poměrně velké množství horké vody. To samozřejmě nestačí na zahřátí celého domu, ale stačí na to, aby jeden nebo dva radiátory byly umístěny v šatně.Je možné použít výměník tepla pro komín jak pro vytápění, tak pro rychlé ohřev vody v lázeňském domě.
Výroba takového zařízení může být velmi jednoduchá. Jako základ můžete vzít segment velké trubky o průměru 500-700 mm nebo svařovat nádrž z nerezové oceli. Ve středu konstrukce prochází svislá trubka odpovídající průměru komínu a dvě trubky by měly být svařeny nahoře a dole.
Když se spaliny opouštějící pec dostanou do tepelného výměníku, rychle se ochladí. Z tohoto důvodu klesá tah v komíně a spalování paliva se poněkud zpomaluje.
Vytvoření výměníku tepla pro kutilské vytápění může být způsob, jak zařídit plnohodnotné ohřev vody v domě bez získání drahého vybavení.
