Het belangrijkste element van elk van de verwarmingssystemen is een speciaal apparaat - een warmtewisselaar voor het verwarmen van een huis, waarin warmte wordt overgedragen van een warmtegenerator naar een warmtedrager. Op de moderne markt worden een groot aantal verschillende verwarmingsketels gepresenteerd, maar al hun diversiteit beperkt de verbeeldingskracht van thuisvakmensen met betrekking tot de onafhankelijke vervaardiging van dergelijke apparaten niet. In ons artikel zullen lezers worden gevraagd om erachter te komen waarom een warmtewisselaar nodig is in een verwarmingssysteem, hoe je het met je eigen handen kunt maken en hoe je het kunt aansluiten.
Warmtewisselaarfunctie in het verwarmingssysteem
In luchtverwarmingssystemen voor thuis worden meestal warmtewisselaars van het verwarmingssysteem gebruikt, waarbij thermische energie wordt overgedragen door het oppervlak van de metalen wanden van dit apparaat.
Het principe van verwarming via een warmtewisselaar wordt het meest volledig toegepast in het ontwerp van gas-, vaste brandstof- of elektrische ketels. Water circuleert door buizen die zijn gebogen in de vorm van een spoel die in de verwarmingseenheid is geïnstalleerd en wordt verwarmd door de temperatuur van de brandende brandstof. Het verwarmde koelmiddel komt in de pijpleiding van het verwarmingssysteem en wordt vervangen door gekoeld water van de radiatoren in de warmtewisselaar.
Tot nu toe blijft de kachel in veel individuele woningen de traditionele warmtebron. Het is goed voor het verwarmen van een kleine hut, maar in een huisje met meerdere kamers is het thermische vermogen onvoldoende. Daarom is in een privéwoning een warmtewisselaar in het verwarmingssysteem nodig om van de kachel een volwaardige boiler voor waterverwarming te maken. De grootte en vorm van een zelfgemaakte warmtewisselaar voor verwarming moet passen in de afmetingen van de brandstofkamer van de oven. Op dit apparaat kunnen leidingen en radiatoren worden aangesloten, waardoor de verwarming van het huis efficiënter wordt.
Soorten warmtewisselaars
Praktischer waterwarmtewisselaars voor verwarming. Dit komt omdat water thermische energie veel beter overdraagt dan lucht. Een luchtwarmtewisselaar voor verwarming vindt echter ook toepassing. Naast water en lucht wordt ook een schoorsteenwarmtewisselaar gebruikt voor verwarming, deze wordt niet binnen maar buiten geïnstalleerd.
Alle industriële verwarmingsapparaten zijn uitgerust met warmtewisselaars, waarvan het ontwerp maximaal is aangepast voor efficiënte verwarming van water.
In de fabriek zijn warmtewisselaars gemaakt van koper. De buis is een spoel, over de bochten waarvan er veel platen zijn, die een groot warmteoverdrachtsgebied bieden.
Het is bijna onmogelijk om een zelfgemaakte warmtewisselaar te bouwen om thuis te verwarmen, zodat het precies hetzelfde is als de fabriekswarmte. Daarom moet je een gemakkelijkere optie kiezen.
Systeemapparaat
Het principe van de werking van een zelfgemaakte warmtewisselaar is dat de kachel energie overdraagt van de verbranding van brandhout of kolen en dat het verwarmde water via leidingen naar alle kamers wordt afgevoerd. Door deze verwarmingsmethode kunnen de bewoners van het huis genieten van een gelijkmatige warmteverdeling.Bovendien warmen alle kamers veel sneller op en worden de brandstofkosten verlaagd.
Er zijn twee manieren om de kachelverwarming van een privéwoning te verbeteren:
- een volledig nieuwe oven bouwen voor een specifieke warmtewisselaargrootte;
- installeer een zelfgemaakte warmtewisselaar op maat van de oven in de bestaande oven.
Door een warmtewisselaar te maken voor verwarming met uw eigen handen, kan de huiseigenaar er zeker van zijn dat zijn kachel met een watercircuit niet slechter zal werken dan een echte ketel op vaste brandstof. Het enige verschil is dat in de kachel de locatie van de inlaat van de warmtewisselaar iets hoger boven de vloer zal zijn dan in fabrieksketels. Dit is een vrij significant verschil, dat de snelheid van de natuurlijke circulatie van het koelmiddel kan beïnvloeden.
De aansluiting van de warmtewisselaar op het verwarmingssysteem moet zo gebeuren dat de inlaatleiding voor koud water (retour) zo laag mogelijk wordt geplaatst.
Net als bij een conventioneel verwarmingssysteem moet er bovenaan de pijpleidingen een expansievat worden geïnstalleerd. Het compenseert de verandering in het volume van verwarmd water en laat luchtbellen uit het systeem ontsnappen. Als verwarming via een warmtewisselaar met natuurlijke circulatie onvoldoende is om een grote cottage te verwarmen, moet u een circulatiepomp in het systeem installeren.
Om een zelfgemaakte warmtewisselaar voor verwarming aan te sluiten, worden 2 fittingen gebruikt: één van onderen (koudwaterinlaat) en één van boven (warme uitlaat). Bij het installeren van de warmtewisselaar is het noodzakelijk om de nodige helling van de buizen te voorzien, zoals vereist door het schema.
Voordelen van verwarming met een warmtewisselaar
Als u begrijpt waarom u een warmtewisselaar in het verwarmingssysteem nodig heeft, ziet u een aantal voor de hand liggende voordelen:
- Gemakkelijk te vervaardigen. Als er al een oven in huis is, hoeft u alleen te besteden aan het maken van een zelfgemaakte warmtewisselaar en het installeren van een verwarmingssysteem.
- Gecombineerde verwarming. Naast het verwarmen van het huis vanaf het oppervlak van de kachel, wordt er een waterverwarmingssysteem toegevoegd.
- Een verscheidenheid aan brandstoffen. Je kunt de oven verwarmen met elke vaste energie, in tegenstelling tot ketels die zich alleen richten op een specifiek type brandstof.
- Mooie uitstraling. Het behoud van de traditionele uitstraling van de Russische kachel kan handig zijn bij het creëren van een interieur in een landelijke stijl.
De nadelen van verwarming via een warmtewisselaar zijn: minder hoog rendement in vergelijking met fabrieksketels en het ontbreken van automatische controle over de intensiteit van verwarming van het koelmiddel.
Hoe maak je een zelfgemaakte warmtewisselaar?
De vorm van een warmtewisselaar voor zelfgemaakte verwarming kan verschillen. De meest voorkomende optie is een register van meerdere stalen of koperen buizen, maar er worden ook plaatvormige monsters gebruikt.
De temperatuur in de verbrandingszone is erg hoog, vooral als er kolen worden verbrand. Daarom worden er hogere eisen gesteld aan het metaal waaruit de elementen van de warmtewisselaar worden gemaakt, de rationaliteit van het ontwerp en de kwaliteit van de lassen.
Materialen voor de fabricage
De taak van waterwarmtewisselaars voor verwarming is om een optimale warmteoverdracht te verzekeren, en de mate van warmtegeleiding van metalen is belangrijk in dit proces. Zo geleidt een stalen buis warmte 7 keer zwakker dan een koperen buis. Daarom heb je met dezelfde diameter van de buis, om dezelfde hoeveelheid warmte over te dragen, 25 meter stalen buis nodig in plaats van 3,5 meter koper.
Koperen warmtewisselaars zijn het zuinigst in gebruik, maar ook duur. Warmtewisselaars gemaakt van stalen buizen met een diameter van minimaal 32 mm worden als toegankelijker beschouwd voor onafhankelijke fabricage.
Als het de oven met steenkool moet verwarmen, is het beter om een gietijzeren warmtewisselaar te installeren. Dit metaal is sterker en de wanden van het apparaat zullen niet lang branden.
Berekening van het vermogen van de warmtewisselaar
Het is vrij moeilijk om vooraf de capaciteit van de warmtewisselaar voor een verwarmingssysteem te berekenen. Om dit te doen, moet men rekening houden met te veel factoren: buisdiameter, spoellengte, warmtegeleidingsvermogen van metaal, verbrandingstemperatuur van brandstof, circulatiesnelheid van koelvloeistof, enz. Het werkelijke vermogen van de warmtewisselaar om zijn functies aan te kunnen, zal pas worden ontdekt nadat het verwarmingssysteem is gestart.
In de berekeningen kan worden georiënteerd dat 1 meter van een buis met een diameter van 50 mm, die dienst doet als warmtewisselaar, 1 kW thermisch vermogen geeft.
U kunt bijvoorbeeld elk bekend model van de ketel nemen en, in overeenstemming met de parameters, uw eigen zelfgemaakte warmtewisselaar maken.
Ontwerpkenmerken
Een warmtewisselaar voor het verwarmen van water thuis, gelast uit gladwandige buizen, wordt een register genoemd. Het lijkt op een soort 'rooster' en dit is de meest populaire vorm van een zelfgemaakte warmtewisselaar. Naast dit ontwerp maken ze ook eenvoudigere apparaten in de vorm van een rechthoekige of cilindrische tank. Het belangrijkste is dat het oppervlak voor warmte-uitwisseling zo groot mogelijk is.
Bij het maken van een warmtewisselaar met uw eigen handen, moeten verschillende voorwaarden in acht worden genomen:
- de breedte van de interne holtes in de warmtewisselaar moet minimaal 5 mm zijn, anders kan het water erin koken;
- de wanddikte van de buis moet minimaal 3 mm zijn zodat het metaal niet doorbrandt;
- een spleet van 10-15 mm tussen de warmtewisselaar en de wanden van de oven moet de uitzetting van het metaal tijdens verhitting compenseren.
Bevestigingsfuncties
De eenvoudigste manier is om tegelijkertijd met de constructie van de oven een warmtewisselaar te installeren. Als je het in een oude oven installeert, moet je een deel van het metselwerk demonteren.
Procedure:
- Een buisvormige warmtewisselaar wordt direct op de voorbereide fundering van de oven rechtstreeks in de ovenruimte geïnstalleerd.
- Door de rijen stenen verder te leggen, laten ze ruimte over voor de inlaat- en uitlaatpijpen van het apparaat.
- Nadat het metselwerk is voltooid, wordt de warmtewisselaar aangesloten op het verwarmingssysteem, wordt het systeem gevuld met water en wordt een testoven van de oven geproduceerd.
Het videomateriaal biedt om kennis te maken met handige tips voor het zelf vervaardigen van een warmtewisselaar:
Tot nu toe hebben we het alleen gehad over warmtewisselaars in een waterverwarmingssysteem. Laten we aandacht besteden aan andere toepassingsgebieden.
Luchtverwarming
Als je het luchtverwarmingssysteem kenmerkt, kunnen we zeggen dat het meer minnen dan plussen heeft. Luchtwarmtewisselaars voor verwarming zijn niet gebruikelijk in de particuliere woonsector, ze zijn nog niet bekend.
Het voordeel van dit systeem is de mogelijkheid om verwarming te combineren met geforceerde ventilatie. Eventuele fouten in het ontwerp en de installatie kunnen de voordelen echter minimaliseren. Het geluid van de ventilator is hoorbaar in de kanalen en de temperatuur is onevenwichtig in de kamers.
Warmtewisselaars voor luchtverwarming bestaan zowel direct als indirect. Bij de eerste verbrandt gas of diesel rechtstreeks in de warmtewisselaar zelf. Andere modellen gebruiken een tussenkoelmiddel.
Schoorsteenwarmtewisselaar
In de huisjes en badhuizen van de 'ambachtslieden' zie je een zelfgemaakte water- of luchtwarmtewisselaar gemonteerd op de schoorsteen van een kleine kachel. Het blijkt erg winstgevend: de warmte verdwijnt niet samen met de rook en een deel ervan dient om het water te verwarmen.
Door een warmtewisselaar in de schoorsteen te plaatsen om te verwarmen, kun je vrij veel warm water krijgen. Dit is natuurlijk niet genoeg om het hele huis te verwarmen, maar genoeg om één of twee radiatoren in de kleedkamer te plaatsen.Het is mogelijk om een warmtewisselaar te gebruiken voor een schoorsteen, zowel voor verwarming als voor snelle verwarming van water in een badhuis.
Zo'n apparaat kan heel eenvoudig worden vervaardigd. Als basis kunt u een segment van een grote buis met een diameter van 500-700 mm nemen of een tank lassen van roestvrij staal. In het midden van de constructie zal er een verticale buis zijn die overeenkomt met de diameter van de schoorsteen en twee buizen moeten aan de boven- en onderkant worden gelast.
Door de temperatuur aan de warmtewisselaar te geven, koelen de verbrandingsproducten de oven snel af. Hierdoor neemt de trek in de schoorsteen af en vertraagt de verbranding van brandstof enigszins.
Het maken van een warmtewisselaar voor verwarming met uw eigen handen kan een manier zijn om volwaardige waterverwarming in huis te regelen zonder dure apparatuur aan te schaffen.
