L'élément principal de tout système de chauffage est un dispositif spécial - un échangeur de chaleur pour chauffer une maison, dans lequel la chaleur est transférée d'un générateur de chaleur à un caloporteur. Un grand nombre de chaudières de chauffage différentes sont présentées sur le marché moderne, mais toute leur diversité ne limite pas l'imagination des artisans amateurs quant à la fabrication indépendante de tels appareils. Dans notre article, les lecteurs seront invités à découvrir pourquoi un échangeur de chaleur est nécessaire dans un système de chauffage, comment le fabriquer de ses propres mains et comment le connecter.
Fonction échangeur de chaleur dans le système de chauffage
Dans les systèmes de chauffage à air domestique, les échangeurs de chaleur de surface du système de chauffage sont le plus souvent utilisés, où l'énergie thermique est transmise à travers la surface des parois métalliques de cet appareil.
Le principe du chauffage à travers un échangeur de chaleur est le plus pleinement mis en œuvre dans la conception de chaudières à gaz, à combustible solide ou électriques. L'eau circule à travers des tuyaux incurvés sous la forme d'un serpentin installé à l'intérieur de l'unité de chauffage et est chauffée par la température du combustible en combustion. Le liquide de refroidissement chauffé entre dans la canalisation du système de chauffage et il est remplacé par de l'eau refroidie par les radiateurs de l'échangeur de chaleur.
Jusqu'à présent, dans de nombreuses maisons individuelles, le poêle reste la source traditionnelle de chaleur. Il est bon pour chauffer une petite cabane, cependant, dans un chalet multi-pièces, sa capacité thermique est insuffisante. Par conséquent, dans une maison privée, un échangeur de chaleur dans le système de chauffage est nécessaire afin de transformer le poêle en une chaudière à eau chaude à part entière. La taille et la forme d'un échangeur de chaleur fait maison pour le chauffage doivent correspondre aux dimensions de la chambre à combustible du four. Des tuyaux et des radiateurs peuvent être connectés à cet appareil, puis le chauffage de la maison deviendra plus efficace.
Types d'échangeurs de chaleur
Échangeurs de chaleur à eau plus pratiques pour le chauffage. En effet, l'eau transfère l'énergie thermique bien mieux que l'air. Cependant, un échangeur de chaleur à air pour le chauffage trouve également une application. En plus de l'eau et de l'air, un échangeur de chaleur de cheminée est également utilisé pour le chauffage, qui n'est pas installé à l'intérieur mais à l'extérieur.
Tous les appareils de chauffage industriels sont équipés d'échangeurs de chaleur dont la conception est adaptée au maximum pour un chauffage efficace de l'eau.
En usine, les échangeurs de chaleur sont en cuivre. Le tuyau est une bobine, à travers les virages dont il existe de nombreuses plaques, offrant une grande zone de transfert de chaleur.
Il est presque impossible de construire un échangeur de chaleur fait maison pour le chauffage dans votre maison afin qu'il soit exactement comme celui de l'usine. Par conséquent, vous devez choisir une option plus simple.
Appareil système
Le principe de fonctionnement d'un échangeur de chaleur fait maison est que le poêle lui transfère de l'énergie provenant de la combustion du bois de chauffage ou du charbon, et l'eau chauffée diverge par des tuyaux vers toutes les pièces. Cette méthode de chauffage permet aux habitants de la maison de bénéficier d'une répartition uniforme de la chaleur.De plus, toutes les pièces se réchauffent beaucoup plus rapidement et les coûts de carburant sont réduits.
Il existe deux façons d'améliorer le chauffage au poêle d'une maison privée:
- construire un four à partir de zéro pour une taille d'échangeur de chaleur spécifique;
- installer un échangeur de chaleur fait maison de la taille de la fournaise dans la fournaise existante.
Ayant fabriqué un échangeur de chaleur pour le chauffage de ses propres mains, le propriétaire peut être sûr que son poêle avec un circuit d'eau n'agira pas pire qu'une véritable chaudière à combustible solide. La seule différence est que dans le poêle, l'emplacement de l'entrée de l'échangeur de chaleur sera légèrement plus élevé au-dessus du sol que dans les chaudières d'usine. Il s'agit d'une différence assez importante, qui peut affecter le taux de circulation naturelle du liquide de refroidissement.
Le raccordement de l'échangeur de chaleur au système de chauffage doit être effectué de manière à ce que le tuyau d'arrivée d'eau froide (retour) soit situé le plus bas possible.
Tout comme dans un système de chauffage conventionnel, un vase d'expansion doit être installé en haut des pipelines. Il compensera la variation du volume d'eau chauffée et libérera les bulles d'air du système. Si le chauffage à travers un échangeur de chaleur à circulation naturelle est insuffisant pour chauffer un grand chalet, vous devrez installer une pompe de circulation dans le système.
Pour connecter un échangeur de chaleur fait maison pour le chauffage, 2 raccords sont utilisés: l'un par le bas (entrée d'eau froide), l'autre par le haut (sortie chaude). Lors de l'installation de l'échangeur de chaleur, il est nécessaire de fournir la pente nécessaire des tuyaux, comme requis par le schéma.
Avantages du chauffage avec un échangeur de chaleur
Si vous comprenez pourquoi vous avez besoin d'un échangeur de chaleur dans le système de chauffage, vous pouvez remarquer plusieurs avantages évidents:
- Facilité de fabrication. Si une fournaise existe déjà dans la maison, vous ne devrez dépenser que pour fabriquer un échangeur de chaleur fait maison et installer un système de chauffage.
- Chauffage combiné. En plus de chauffer la maison à partir de la surface du poêle, un système de chauffage à eau sera ajouté.
- Une variété de carburants. Vous pouvez chauffer le four avec n'importe quelle énergie solide, contrairement aux chaudières qui se concentrent uniquement sur un type de combustible spécifique.
- Belle apparence. Préserver l'aspect traditionnel du poêle russe peut être utile lors de la création d'un intérieur dans un style national.
Parmi les inconvénients du chauffage à travers un échangeur de chaleur, citons: une efficacité moindre par rapport aux chaudières d'usine et le manque de contrôle automatique de l'intensité de chauffage du liquide de refroidissement.
Comment faire un échangeur de chaleur fait maison
La forme d'un échangeur de chaleur pour un chauffage autonome peut être différente. L'option la plus courante est un registre de plusieurs tuyaux en acier ou en cuivre, mais des échantillons de type plaque sont également utilisés.
La température dans la zone de combustion est très élevée, surtout lorsque le charbon brûle. Par conséquent, des exigences accrues sont imposées au métal à partir duquel les éléments de l'échangeur de chaleur seront fabriqués, à la rationalité de sa conception et à la qualité des soudures.
Matériaux pour la fabrication
La tâche des échangeurs de chaleur à eau pour le chauffage est d'assurer un transfert de chaleur optimal, et le degré de conductivité thermique du métal est important dans ce processus. Par exemple, un tuyau en acier conduit une chaleur 7 fois plus faible qu'un tuyau en cuivre. Par conséquent, avec le même diamètre du tuyau, pour transférer la même quantité de chaleur, vous aurez besoin de 25 mètres de tuyau en acier au lieu de 3,5 mètres de cuivre.
Les échangeurs de chaleur en cuivre sont les plus économiques en fonctionnement, mais aussi chers. Les échangeurs de chaleur en tubes d'acier d'un diamètre d'au moins 32 mm sont considérés comme plus accessibles pour une fabrication indépendante.
S'il est censé chauffer le four avec du charbon, il est préférable d'installer un échangeur de chaleur en fonte. Ce métal est plus résistant et les parois de l'appareil ne brûleront pas longtemps.
Calcul de la puissance de l'échangeur de chaleur
Il est assez difficile de calculer à l'avance la capacité de l'échangeur de chaleur d'un système de chauffage. Pour ce faire, il faut tenir compte de trop de facteurs: diamètre du tuyau, longueur du serpentin, conductivité thermique du métal, température de combustion du combustible, vitesse de circulation du liquide de refroidissement, etc. La réelle capacité de l'échangeur thermique à faire face à ses fonctions ne sera connue qu'après le lancement du système de chauffage.
Dans les calculs, on peut penser qu'un mètre de tuyau d'un diamètre de 50 mm, qui sert d'échangeur de chaleur, donnera 1 kW de puissance thermique.
Vous pouvez prendre par exemple n'importe quel modèle connu de chaudière et, en fonction de ses paramètres, réaliser votre propre échangeur de chaleur fait maison.
Caractéristiques de conception
Un échangeur de chaleur pour le chauffage de l'eau à la maison, soudé à partir de tuyaux à parois lisses, est appelé un registre. Il ressemble à une sorte de "réseau", et c'est la forme la plus populaire d'échangeur de chaleur fait maison. En plus de cette conception, ils fabriquent également des appareils plus simples sous la forme d'un réservoir rectangulaire ou cylindrique. L'essentiel est que la surface d'échange thermique soit la plus large possible.
Lors de la fabrication d'un échangeur de chaleur de vos propres mains, plusieurs conditions doivent être respectées:
- la largeur des vides internes dans l'échangeur de chaleur doit être d'au moins 5 mm, sinon l'eau à l'intérieur peut bouillir;
- l'épaisseur de la paroi du tuyau doit être d'au moins 3 mm afin que le métal ne brûle pas;
- un espace de 10 à 15 mm entre l'échangeur de chaleur et les parois du four devrait compenser l'expansion du métal pendant le chauffage.
Caractéristiques de montage
Le moyen le plus simple consiste à installer un échangeur de chaleur simultanément à la construction du four. Si vous l'installez dans un ancien four, vous devrez démonter une partie de sa maçonnerie.
Procédure:
- Un échangeur de chaleur tubulaire est installé directement sur la fondation préparée du four directement dans la cavité du four.
- Avec la pose supplémentaire des rangées de briques, elles laissent de la place aux tuyaux d'entrée et de sortie de l'appareil.
- Une fois la maçonnerie terminée, l'échangeur de chaleur est connecté au système de chauffage, le système est rempli d'eau et un four d'essai du four est produit.
Le matériel vidéo propose de se familiariser avec des conseils utiles sur l'auto-fabrication d'un échangeur de chaleur:
Jusqu'à présent, nous n'avons parlé que d'échangeurs de chaleur dans un système de chauffage à eau. Prenons attention aux autres domaines de leur application.
Chauffage par air
Si vous caractérisez le système de chauffage à air, nous pouvons dire qu'il a plus d'inconvénients que d'avantages. Les échangeurs de chaleur à air pour le chauffage ne sont pas courants dans le secteur résidentiel privé, ils ne sont pas encore devenus familiers.
L'avantage de ce système est la possibilité de combiner chauffage et ventilation forcée. Cependant, des erreurs possibles dans sa conception et son installation peuvent minimiser les avantages. Un bruit de ventilateur se fait entendre dans les conduits et un déséquilibre de température se fait sentir dans les pièces.
Les échangeurs de chaleur pour le chauffage de l'air existent aussi bien en chauffage direct qu'en indirect. Dans le premier d'entre eux, le gaz ou le carburant diesel brûle directement dans l'échangeur de chaleur lui-même. D'autres modèles utilisent un liquide de refroidissement intermédiaire.
Échangeur de chaleur de cheminée
Dans les chalets et les bains des «artisans», vous pouvez voir un échangeur de chaleur à eau ou à air fait maison monté sur la cheminée d'un petit poêle. Cela s'avère très rentable: la chaleur ne disparaît pas avec la fumée, et une partie sert à chauffer l'eau.
En installant un échangeur de chaleur dans la cheminée pour le chauffage, vous pouvez obtenir une assez grande quantité d'eau chaude. Bien sûr, cela ne suffit pas pour chauffer toute la maison, mais assez pour mettre un ou deux radiateurs dans le dressing.Il est possible d'utiliser un échangeur de chaleur pour une cheminée à la fois pour le chauffage et pour le chauffage rapide de l'eau dans un bain public.
Un tel dispositif peut être très simple à fabriquer. Comme base, vous pouvez prendre un segment d'un gros tuyau d'un diamètre de 500 à 700 mm ou souder un réservoir en acier inoxydable. Au centre de la structure, il y aura un tuyau vertical correspondant au diamètre de la cheminée, et deux tuyaux doivent être soudés en haut et en bas.
Donnant sa température à l'échangeur de chaleur, les produits de combustion sortant du four se refroidissent rapidement. De ce fait, le tirage dans la cheminée diminue et la combustion du combustible ralentit quelque peu.
Faire un échangeur de chaleur pour le chauffage de vos propres mains peut être un moyen d'organiser le chauffage de l'eau à part entière dans la maison sans acquérir d'équipement coûteux.
