El elemento principal de cualquiera de los sistemas de calefacción es un dispositivo especial: un intercambiador de calor para calentar una casa, en el que el calor se transfiere de un generador de calor a un portador de calor. Se presenta una gran cantidad de calderas de calefacción diferentes en el mercado moderno, pero toda su diversidad no limita la imaginación de los artesanos del hogar con respecto a la fabricación independiente de tales dispositivos. En nuestro artículo, se pedirá a los lectores que descubran por qué se necesita un intercambiador de calor en un sistema de calefacción, cómo hacerlo con sus propias manos y cómo conectarlo.
Función de intercambiador de calor en el sistema de calefacción.
En los sistemas de calefacción de aire domésticos, los intercambiadores de calor de superficie del sistema de calefacción se usan con mayor frecuencia, donde la energía térmica se transmite a través de la superficie de las paredes metálicas de este dispositivo.
El principio de calentamiento a través de un intercambiador de calor se implementa más plenamente en el diseño de calderas de gas, combustible sólido o eléctricas. El agua circula a través de tuberías curvadas en forma de una bobina instalada dentro de la unidad de calentamiento y se calienta por la temperatura del combustible ardiendo. El refrigerante calentado entra en la tubería del sistema de calefacción, y es reemplazado por agua enfriada de los radiadores en el intercambiador de calor.
Hasta ahora, en muchos hogares individuales, la estufa sigue siendo la fuente tradicional de calor. Es bueno para calentar una cabaña pequeña, sin embargo, en una cabaña de varias habitaciones, su capacidad térmica es insuficiente. Por lo tanto, en una casa privada, se necesita un intercambiador de calor en el sistema de calefacción para convertir la estufa en una caldera de calentamiento de agua completa. El tamaño y la forma de un intercambiador de calor casero para calentar deben ajustarse a las dimensiones de la cámara de combustible del horno. Se pueden conectar tuberías y radiadores a este dispositivo, y luego calentar la casa será más eficiente.
Tipos de intercambiadores de calor.
Intercambiadores de calor de agua más prácticos para calefacción. Esto se debe a que el agua transfiere energía térmica mucho mejor que el aire. Sin embargo, un intercambiador de calor de aire para calefacción también encuentra aplicación. Además del agua y el aire, también se usa un intercambiador de calor de chimenea para la calefacción, que se instala no en el interior sino en el exterior.
Todos los dispositivos de calefacción industrial están equipados con intercambiadores de calor, cuyo diseño está adaptado al máximo para el calentamiento eficiente del agua.
En la fábrica, los intercambiadores de calor están hechos de cobre. La tubería es una bobina, a través de las curvas de las cuales hay muchas placas, proporcionando una gran área de transferencia de calor.
Es casi imposible construir un intercambiador de calor casero para calentar en su hogar, de modo que sea exactamente como el de fábrica. Por lo tanto, debe elegir una opción más fácil.
Dispositivo del sistema
El principio de funcionamiento de un intercambiador de calor hecho en casa es que la estufa le transfiere energía de la combustión de leña o carbón, y el agua calentada diverge a través de tuberías a todas las habitaciones. Este método de calentamiento permite a los habitantes de la casa disfrutar de una distribución uniforme del calor.Además, todas las habitaciones se calientan mucho más rápido y se reducen los costos de combustible.
Hay dos formas de mejorar la calefacción de una casa privada por estufa:
- construir un horno desde cero para un tamaño de intercambiador de calor específico;
- instale un intercambiador de calor casero hecho en el tamaño del horno en el horno existente.
Habiendo hecho un intercambiador de calor para calentar con sus propias manos, el propietario puede estar seguro de que su estufa con un circuito de agua no actuará peor que una caldera de combustible sólido real. La única diferencia es que en la estufa la ubicación de la entrada del intercambiador de calor será un poco más alta que las calderas de fábrica. Esta es una diferencia bastante significativa, que puede afectar la velocidad de circulación natural del refrigerante.
La conexión del intercambiador de calor al sistema de calefacción se debe hacer de modo que la tubería de entrada de agua fría (retorno) se encuentre lo más baja posible.
Al igual que en un sistema de calefacción convencional, se debe instalar un tanque de expansión en la parte superior de las tuberías. Compensará el cambio en el volumen de agua calentada y liberará burbujas de aire del sistema. Si calentar a través de un intercambiador de calor con circulación natural no es suficiente para calentar una cabaña grande, deberá instalar una bomba de circulación en el sistema.
Para conectar un intercambiador de calor casero para calefacción, se utilizan 2 accesorios: uno desde la parte inferior (entrada de agua fría) y el otro desde la parte superior (salida caliente). Al instalar el intercambiador de calor, es necesario proporcionar la pendiente necesaria de las tuberías, como lo requiere el esquema.
Ventajas de calentar con un intercambiador de calor
Si comprende por qué necesita un intercambiador de calor en el sistema de calefacción, puede notar varias ventajas obvias:
- Facilidad de fabricación.. Si ya existe un horno en la casa, solo tendrá que gastar en hacer un intercambiador de calor casero e instalar un sistema de calefacción.
- Calefacción combinada. Además de calentar la casa desde la superficie de la estufa, se agregará un sistema de calentamiento de agua.
- Una variedad de combustibles. Puede calentar el horno con cualquier energía sólida, a diferencia de las calderas que se centran solo en un tipo específico de combustible.
- Hermosa apariencia Preservar el aspecto tradicional de la estufa rusa puede ser útil al crear un interior en un estilo nacional.
Entre las desventajas de calentar a través de un intercambiador de calor se encuentran: menor eficiencia en comparación con las calderas de fábrica y la falta de control automático sobre la intensidad del calentamiento del refrigerante.
Cómo hacer un intercambiador de calor casero
La forma de un intercambiador de calor para calefacción propia puede ser diferente. La opción más común es un registro de varias tuberías de acero o cobre, pero también se utilizan muestras de tipo placa.
La temperatura en la zona de combustión es muy alta, especialmente cuando se quema carbón. Por lo tanto, se imponen mayores demandas sobre el metal a partir del cual se realizarán los elementos del intercambiador de calor, la racionalidad de su diseño y la calidad de las soldaduras.
Materiales para la fabricacion
La tarea de los intercambiadores de calor de agua para calentar es garantizar una transferencia de calor óptima, y el grado de conductividad térmica del metal es importante en este proceso. Por ejemplo, una tubería de acero conduce calor 7 veces más débil que una de cobre. Por lo tanto, con el mismo diámetro de la tubería, para transferir la misma cantidad de calor, necesitará 25 metros de tubería de acero en lugar de 3.5 metros de cobre.
Los intercambiadores de calor de cobre son los más económicos en operación, pero también caros. Los intercambiadores de calor hechos de tubos de acero con un diámetro de al menos 32 mm se consideran más accesibles para la fabricación independiente.
Si se supone que calienta el horno con carbón, es mejor instalar un intercambiador de calor de hierro fundido. Este metal es más fuerte y las paredes del dispositivo no se quemarán por mucho tiempo.
Cálculo de potencia del intercambiador de calor.
Calcular la capacidad del intercambiador de calor para un sistema de calefacción por adelantado es bastante difícil. Para hacer esto, se deben tener en cuenta demasiados factores: diámetro de la tubería, longitud de la bobina, conductividad térmica del metal, temperatura de combustión del combustible, velocidad de circulación del refrigerante, etc. La capacidad real del intercambiador de calor para hacer frente a sus funciones se descubrirá solo después de que se haya lanzado el sistema de calefacción.
En los cálculos, se puede orientar que 1 metro de una tubería con un diámetro de 50 mm que sirva como intercambiador de calor dará 1 kW de energía térmica.
Puede tomar, por ejemplo, cualquier modelo conocido de la caldera y, de acuerdo con sus parámetros, hacer su propio intercambiador de calor casero.
Caracteristicas de diseño
Un intercambiador de calor para calentar el agua en el hogar, soldado de tuberías de paredes lisas, se denomina registro. Parece una especie de "celosía", y esta es la forma más popular de un intercambiador de calor hecho en casa. Además de este diseño, también hacen dispositivos más simples en forma de tanque rectangular o cilíndrico. Lo principal es que el área de superficie para el intercambio de calor es lo más grande posible.
Al hacer un intercambiador de calor con sus propias manos, se deben observar varias condiciones:
- el ancho de los huecos internos en el intercambiador de calor debe ser de al menos 5 mm; de lo contrario, el agua puede hervir;
- el grosor de la pared de la tubería debe ser de al menos 3 mm para que el metal no se queme;
- Un espacio de 10–15 mm entre el intercambiador de calor y las paredes del horno debe compensar la expansión del metal durante el calentamiento.
Características de montaje
La forma más fácil es instalar un intercambiador de calor simultáneamente con la construcción del horno. Si lo instala en un horno viejo, tendrá que desmontar parte de su ladrillo.
Procedimiento:
- Se instala un intercambiador de calor tubular directamente sobre la base preparada del horno directamente en la cavidad del horno.
- Al colocar más hileras de ladrillos, dejan espacio para las tuberías de entrada y salida del dispositivo.
- Una vez completada la mampostería, el intercambiador de calor se conecta al sistema de calefacción, el sistema se llena con agua y se produce un horno de prueba del horno.
El material de video ofrece familiarizarse con consejos útiles para la fabricación propia de un intercambiador de calor:
Hasta ahora, solo hemos hablado de intercambiadores de calor en un sistema de calentamiento de agua. Prestemos atención a otras áreas de su aplicación.
Calentamiento de aire
Si caracteriza el sistema de calefacción de aire, podemos decir que tiene más desventajas que ventajas. Los intercambiadores de calor de aire para calefacción no son comunes en el sector residencial privado, aún no se han familiarizado.
La ventaja de este sistema es la capacidad de combinar calefacción con ventilación forzada. Sin embargo, los posibles errores en su diseño e instalación pueden minimizar los beneficios. Se escucha ruido del ventilador en los conductos y se siente un desequilibrio de temperatura en las habitaciones.
Los intercambiadores de calor para calentamiento de aire existen calentamiento directo e indirecto. En el primero de ellos, el gas o el combustible diesel se queman directamente en el intercambiador de calor. Otros modelos usan un refrigerante intermedio.
Intercambiador de calor de chimenea
En las cabañas y baños de los "artesanos" se puede ver un intercambiador de calor casero de agua o aire montado en la chimenea de una pequeña estufa. Resulta muy rentable: el calor no desaparece con el humo, y parte de él sirve para calentar el agua.
Al instalar un intercambiador de calor en la chimenea para calentar, puede obtener una cantidad bastante grande de agua caliente. Por supuesto, esto no es suficiente para calentar toda la casa, sino suficiente para poner uno o dos radiadores en el vestidor.Es posible utilizar un intercambiador de calor para una chimenea, tanto para calentar como para calentar rápidamente el agua en una casa de baños.
Tal dispositivo puede ser muy simple de fabricar. Como base, puede tomar un segmento de una tubería grande con un diámetro de 500-700 mm, o soldar un tanque de acero inoxidable. En el centro de la estructura habrá una tubería vertical correspondiente al diámetro de la chimenea, y dos tuberías deben soldarse en la parte superior e inferior.
Dando su temperatura al intercambiador de calor, los productos de combustión que salen del horno se enfrían rápidamente. Debido a esto, el tiro en la chimenea disminuye y la combustión de combustible se ralentiza un poco.
Hacer un intercambiador de calor para calentar con sus propias manos puede ser una forma de organizar el calentamiento de agua en toda la casa sin comprar equipos costosos.
