L'elemento principale di uno qualsiasi dei sistemi di riscaldamento è un dispositivo speciale: uno scambiatore di calore per riscaldare una casa, in cui il calore viene trasferito da un generatore di calore a un vettore di calore. Un gran numero di diverse caldaie per riscaldamento sono presentate sul mercato moderno, ma tutta la loro diversità non limita l'immaginazione degli artigiani domestici per quanto riguarda la produzione indipendente di tali dispositivi. Nel nostro articolo, ai lettori verrà chiesto di scoprire perché è necessario uno scambiatore di calore in un sistema di riscaldamento, come realizzarlo con le proprie mani e come collegarlo.
Funzione scambiatore di calore nell'impianto di riscaldamento
Nei sistemi di riscaldamento ad aria domestici, gli scambiatori di calore superficiali del sistema di riscaldamento sono spesso utilizzati, dove l'energia termica viene trasmessa attraverso le superfici delle pareti metalliche di questo dispositivo.
Il principio del riscaldamento attraverso uno scambiatore di calore è pienamente implementato nella progettazione di caldaie a gas, a combustibile solido o elettriche. L'acqua circola attraverso i tubi curvi sotto forma di una serpentina installata all'interno dell'unità di riscaldamento e viene riscaldata dalla temperatura del combustibile che brucia. Il liquido di raffreddamento riscaldato entra nella tubazione del sistema di riscaldamento e viene sostituito da acqua raffreddata dai radiatori nello scambiatore di calore.
Fino ad ora, in molte case singole, la stufa rimane la tradizionale fonte di calore. È buono per riscaldare una piccola capanna, tuttavia, in un cottage multi-room, la sua capacità termica è insufficiente. Pertanto, in una casa privata, è necessario uno scambiatore di calore nell'impianto di riscaldamento per trasformare la stufa in una vera caldaia per il riscaldamento dell'acqua. Le dimensioni e la forma di uno scambiatore di calore fatto in casa per il riscaldamento dovrebbero adattarsi alle dimensioni della camera del combustibile del forno. Tubi e radiatori possono essere collegati a questo dispositivo, quindi il riscaldamento della casa diventerà più efficiente.
Tipi di scambiatori di calore
Scambiatori di calore ad acqua più pratici per il riscaldamento. Questo perché l'acqua trasferisce l'energia termica molto meglio dell'aria. Tuttavia, trova applicazione anche uno scambiatore di calore ad aria per riscaldamento. Oltre all'acqua e all'aria, viene utilizzato anche uno scambiatore di calore del camino per il riscaldamento, che viene installato non all'interno ma all'esterno.
Tutti i dispositivi di riscaldamento industriale sono dotati di scambiatori di calore, il cui design è adattato al massimo per un riscaldamento efficiente dell'acqua.
In fabbrica, gli scambiatori di calore sono realizzati in rame. Il tubo è una bobina, attraverso le cui curve sono presenti molte piastre, che fornisce un'ampia area di trasferimento del calore.
È quasi impossibile costruire uno scambiatore di calore fatto in casa per il riscaldamento in casa in modo che sia esattamente come quello di fabbrica. Pertanto, devi scegliere un'opzione più semplice.
Dispositivo di sistema
Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore fatto in casa è che la stufa trasferisce energia ad esso dalla combustione di legna o carbone e l'acqua riscaldata diverge attraverso i tubi in tutte le stanze. Questo metodo di riscaldamento consente agli abitanti della casa di godere di una distribuzione uniforme del calore.Inoltre, tutte le stanze si riscaldano molto più velocemente e i costi del carburante sono ridotti.
Esistono due modi per migliorare il riscaldamento della stufa di una casa privata:
- costruire una fornace da zero per una specifica dimensione dello scambiatore di calore;
- installare uno scambiatore di calore fatto in casa realizzato nelle dimensioni del forno nel forno esistente.
Dopo aver realizzato uno scambiatore di calore per il riscaldamento con le proprie mani, il proprietario della casa può essere sicuro che la sua stufa con un circuito dell'acqua non funzionerà peggio di una vera caldaia a combustibile solido. L'unica differenza è che nella stufa la posizione dell'ingresso dello scambiatore di calore sarà leggermente più in alto rispetto al pavimento rispetto alle caldaie di fabbrica. Questa è una differenza abbastanza significativa, che può influire sulla velocità di circolazione naturale del liquido di raffreddamento.
Il collegamento dello scambiatore di calore all'impianto di riscaldamento deve essere effettuato in modo tale che il tubo di aspirazione dell'acqua fredda (ritorno) sia posizionato il più in basso possibile.
Proprio come in un sistema di riscaldamento convenzionale, un serbatoio di espansione deve essere installato nella parte superiore delle tubazioni. Compenserà la variazione del volume di acqua riscaldata e rilascerà bolle d'aria dal sistema. Se il riscaldamento attraverso uno scambiatore di calore a circolazione naturale non è sufficiente per riscaldare un cottage di grandi dimensioni, sarà necessario installare una pompa di circolazione nel sistema.
Per collegare uno scambiatore di calore fatto in casa per il riscaldamento, vengono utilizzati 2 raccordi: uno dal basso (ingresso acqua fredda) e l'altro dall'alto (uscita calda). Quando si installa lo scambiatore di calore, è necessario fornire la pendenza necessaria dei tubi, come richiesto dallo schema.
Vantaggi del riscaldamento con uno scambiatore di calore
Se capisci perché hai bisogno di uno scambiatore di calore nell'impianto di riscaldamento, puoi notare diversi ovvi vantaggi:
- Facilità di fabbricazione. Se esiste già un forno in casa, dovrai spendere solo per realizzare uno scambiatore di calore fatto in casa e installare un sistema di riscaldamento.
- Riscaldamento combinato. Oltre a riscaldare la casa dalla superficie della stufa, verrà aggiunto un sistema di riscaldamento dell'acqua.
- Una varietà di carburanti. È possibile riscaldare il forno con qualsiasi energia solida, a differenza delle caldaie che si concentrano solo su un tipo specifico di combustibile.
- Bellissimo aspetto. Preservare l'aspetto tradizionale della stufa russa può essere utile quando si crea un interno in stile nazionale.
Tra gli svantaggi del riscaldamento attraverso uno scambiatore di calore ci sono: meno alta efficienza rispetto alle caldaie di fabbrica e la mancanza di controllo automatico sull'intensità di riscaldamento del refrigerante.
Come realizzare uno scambiatore di calore fatto in casa
La forma di uno scambiatore di calore per il riscaldamento autonomo può essere diversa. L'opzione più comune è un registro di numerosi tubi in acciaio o rame, ma vengono utilizzati anche campioni di tipo piastra.
La temperatura nella zona di combustione è molto alta, specialmente quando il carbone brucia. Pertanto, vengono poste maggiori richieste sul metallo da cui verranno realizzati gli elementi dello scambiatore di calore, la razionalità del suo design e la qualità delle saldature.
Materiali per la fabbricazione
Il compito degli scambiatori di calore ad acqua per il riscaldamento è garantire un trasferimento di calore ottimale e il grado di conducibilità termica del metallo è importante in questo processo. Ad esempio, un tubo di acciaio conduce calore 7 volte più debole di uno di rame. Pertanto, con lo stesso diametro del tubo, per trasferire la stessa quantità di calore, saranno necessari 25 metri di tubo d'acciaio anziché 3,5 metri di rame.
Gli scambiatori di calore in rame sono i più economici nel funzionamento, ma anche costosi. Gli scambiatori di calore in tubo d'acciaio con un diametro di almeno 32 mm sono considerati più accessibili per la produzione indipendente.
Se si suppone di riscaldare la fornace con carbone, è meglio installare uno scambiatore di calore in ghisa. Questo metallo è più forte e le pareti del dispositivo non bruciano per molto tempo.
Calcolo della potenza dello scambiatore di calore
È abbastanza difficile calcolare in anticipo la capacità dello scambiatore di calore per un sistema di riscaldamento. Per fare ciò, bisogna tenere conto di troppi fattori: diametro del tubo, lunghezza della bobina, conduttività termica del metallo, temperatura di combustione del carburante, velocità di circolazione del liquido di raffreddamento, ecc. La reale capacità dello scambiatore di calore di far fronte alle sue funzioni si scoprirà solo dopo l'avvio del sistema di riscaldamento.
Nei calcoli, si può orientare che 1 metro di un tubo con un diametro di 50 mm, che funge da scambiatore di calore, fornirà 1 kW di potenza termica.
Puoi prendere ad esempio qualsiasi modello noto della caldaia e, in base ai suoi parametri, creare il tuo scambiatore di calore fatto in casa.
Caratteristiche del progetto
Uno scambiatore di calore per il riscaldamento dell'acqua a casa, saldato da tubi a parete liscia, è chiamato registro. Sembra una sorta di "reticolo", e questa è la forma più popolare di uno scambiatore di calore improvvisato. Oltre a questo design, rendono anche i dispositivi più semplici sotto forma di un serbatoio rettangolare o cilindrico. La cosa principale è che l'area di scambio termico è la più ampia possibile.
Quando si realizza uno scambiatore di calore con le proprie mani, è necessario osservare diverse condizioni:
- la larghezza dei vuoti interni nello scambiatore di calore deve essere di almeno 5 mm, altrimenti l'acqua potrebbe bollire;
- lo spessore della parete del tubo deve essere di almeno 3 mm in modo che il metallo non si bruci;
- uno spazio di 10-15 mm tra lo scambiatore di calore e le pareti del forno dovrebbe compensare l'espansione del metallo durante il riscaldamento.
Caratteristiche di montaggio
Il modo più semplice è installare uno scambiatore di calore contemporaneamente alla costruzione del forno. Se lo installi in un vecchio forno, dovrai smontare parte della sua muratura.
Procedura:
- Uno scambiatore di calore tubolare viene installato direttamente sulla base preparata del forno direttamente nella cavità del forno.
- Con l'ulteriore posa delle file di mattoni, lasciano spazio ai tubi di ingresso e uscita del dispositivo.
- Dopo aver completato la muratura, lo scambiatore di calore viene collegato al sistema di riscaldamento, il sistema viene riempito con acqua e viene prodotto un forno di prova del forno.
Il materiale video offre informazioni utili sull'autoproduzione di uno scambiatore di calore:
Finora abbiamo parlato solo di scambiatori di calore in un sistema di riscaldamento dell'acqua. Prestiamo attenzione ad altre aree della loro applicazione.
Riscaldamento ad aria
Se caratterizzi il sistema di riscaldamento ad aria, possiamo dire che ha più svantaggi che vantaggi. Gli scambiatori di calore ad aria per riscaldamento non sono comuni nel settore residenziale privato, non sono ancora diventati familiari.
Il vantaggio di questo sistema è la capacità di combinare il riscaldamento con la ventilazione forzata. Tuttavia, possibili errori nella sua progettazione e installazione possono minimizzare i benefici. Si sente il rumore della ventola nei condotti e si avvertono squilibri di temperatura nelle stanze.
Gli scambiatori di calore per il riscaldamento dell'aria esistono sia il riscaldamento diretto che indiretto. Nel primo caso, il gas o il gasolio brucia direttamente nello scambiatore di calore stesso. Altri modelli utilizzano un refrigerante intermedio.
Scambiatore di calore per camino
Nei cottage e nei bagni degli "artigiani" è possibile vedere uno scambiatore di calore ad acqua o ad aria fatto in casa montato sul camino di una piccola stufa. Risulta molto redditizio: il calore non scompare con il fumo e parte di esso serve a riscaldare l'acqua.
Installando uno scambiatore di calore nel camino per il riscaldamento, è possibile ottenere una quantità abbastanza grande di acqua calda. Naturalmente, questo non è abbastanza per riscaldare l'intera casa, ma abbastanza per mettere uno o due radiatori nello spogliatoio.È possibile utilizzare uno scambiatore di calore per un camino sia per il riscaldamento che per il riscaldamento rapido dell'acqua in uno stabilimento balneare.
Tale dispositivo può essere molto semplice da fabbricare. Come base, puoi prendere un segmento di un tubo di grandi dimensioni con un diametro di 500-700 mm o saldare un serbatoio in acciaio inossidabile. Al centro della struttura ci sarà un tubo verticale corrispondente al diametro del camino e due tubi dovrebbero essere saldati sopra e sotto.
Dando la sua temperatura allo scambiatore di calore, i prodotti della combustione che escono dal forno si raffreddano rapidamente. Per questo motivo, il tiraggio nel camino diminuisce e la combustione del carburante rallenta leggermente.
Realizzare uno scambiatore di calore per il riscaldamento con le proprie mani può essere un modo per organizzare il riscaldamento dell'acqua a tutti gli effetti in casa senza acquistare attrezzature costose.
