Les principaux types d'échangeurs de chaleur dans le four et ses méthodes d'installation

Malgré l'utilisation généralisée des chaudières de chauffage modernes, les poêles traditionnels ne perdent pas leur pertinence. Cependant, leur efficacité laisse parfois à désirer. L'installation d'un échangeur de chaleur pour le four le rendra vraiment universel. Non seulement l'air ambiant se réchauffera, mais aussi le liquide de refroidissement qui circule dans le système. L'achat d'une nouvelle chaudière complète n'est pas toujours conseillé. Surtout si le propriétaire zélé a un désir, une opportunité et un guide pour l'action.

Principe de fonctionnement et fonction de l'échangeur de chaleur

Un dispositif d'échange de chaleur liquide est un réservoir, faisant partie d'une structure de four, équipé pour être connecté à une canalisation. Le réservoir est chauffé au contact des produits de combustion du carburant, et transfère cette énergie à l'eau. L'eau qui circule dans le système dégage de la chaleur vers les appareils de chauffage - les radiateurs, dont l'air est chauffé par convection. Le chauffage du réservoir peut être direct ou indirect, et la circulation du liquide de refroidissement peut être naturelle ou forcée.

Liquide de refroidissement

Au lieu de l'eau, on utilise souvent des antigels à base d'éthylène glycol, de propylène glycol, d'alcool ou d'huile. Leur principal avantage est la basse température de congélation, qui se situe entre -30 et -70 ° C. Les nombres exacts dépendent de la composition chimique et de la concentration du liquide. L'utilisation d'une telle chimie présente plusieurs avantages:

• protection des éléments du système contre les dommages dus au dégivrage;
• protection anticorrosion grâce aux additifs appropriés;
• l'absence d'abrasifs, de sels et d'autres impuretés qui détruisent (obstruent) la canalisation ou les raccords.

Certains échangeurs de chaleur, par exemple pour une baignoire, servent non seulement aux appareils de chauffage, mais aussi à une douche ou à un réservoir séparé. Par conséquent, l'eau est utilisée ici. Afin d'éviter le dégivrage, l'appareil est conçu pour que le versement de l'eau ne prenne pas beaucoup de temps. Si le bain ou le sauna est souvent chauffé et que les enveloppes du bâtiment sont isolées de haute qualité, le problème est éliminé.

Le propylène glycol coûte cher, l'alcool et l'huile sont inflammables et l'éthylène glycol est un liquide de refroidissement hautement toxique.

Fonctions d'échangeur de chaleur

La fonction du réservoir d'échange de chaleur, dans le cadre de la structure du four, est la réception et le transfert de chaleur au liquide de refroidissement des produits de combustion. Mais en tant qu'élément d'un système plus large (chauffage, alimentation en eau), il résout plusieurs problèmes.

• Distribuez la chaleur uniformément et économiquement sur les pièces chauffées.
• Fournir une maison (chalet, chalet, bains publics, appartement, etc.) avec de l'eau chaude.
• Accumulez l'énergie thermique pour une utilisation avec un poêle inactif.

Un accumulateur de chaleur connecté à un échangeur de chaleur pour un poêle à bois stocke de l'énergie en raison de la capacité thermique de l'agent de stockage. Par conséquent, il peut être fabriqué en isolant n'importe quel récipient. Un fût arrosé de mousse de montage et partiellement rempli de gravats ou de sable est déjà un accumulateur de chaleur. Si vous l'équipez de quatre tuyaux et que vous le connectez correctement, l'unité deviendra un élément fonctionnel du système.

Refroidissant à 1 ° C, l'eau chauffe 1 m3 d'air ambiant à 4 ° C. L'utilisation réussie d'accumulateurs de chaleur à eau y est associée.

Types d'échangeurs de chaleur

Un appareil simple peut être efficace à bien des égards - selon le type. Le classement s'effectue selon plusieurs critères. Différents modèles d'échangeurs de chaleur d'usine ou artisanaux, par exemple dans un bain, diffèrent:

• construction
• lieu d'installation
• Matériel.

Ces facteurs s'influencent mutuellement et les caractéristiques de l'unité d'échange de chaleur dans son ensemble: son coût, son efficacité, sa productivité, le volume du système, la complexité de l'installation, etc.

Conception

Les différences de conception dépendent largement de l'objectif du produit. Par exemple, le chauffage de l'eau de lavage implique une quantité substantielle et un transfert de chaleur intense. Et l'utilisation uniquement pour le chauffage nécessite un transfert progressif de chaleur vers le liquide de refroidissement.

• La bobine est un tuyau courbé à différents angles. Il se réchauffe rapidement, mais n'a souvent pas assez de volume. Convient pour une installation dans un foyer au bois, derrière un foyer, dans un poêle, dans une cheminée (si le serpentin est en spirale).
• Le registre est un analogue d'un radiateur tubulaire, peut-être le plus populaire, universel, économe en énergie. En règle générale, il s'agit de plusieurs tuyaux de grand diamètre reliés par des tuyaux minces. Le choix d'une forme et d'un lieu d'installation spécifiques est limité par l'imagination de l'auteur, ainsi que par le schéma général.
• Diplomat - un ou plusieurs conteneurs interconnectés avec buses. Il s'agit d'un modèle courant, facile à assembler et à installer. Un four à bain avec un échangeur de chaleur de ce type fournira de la chaleur, de la chaleur et de l'eau chaude. Inconvénients - une quantité importante réduit le taux de chauffage, limite le choix du lieu d'installation. La forme primitive ne contribue pas au transfert de chaleur complet, interférant avec le chauffage des parties du poêle lui-même. Par conséquent, il ne convient que pour une installation à l'intérieur du radiateur (si nous parlons du bain), pour lui ou pour le four.
• Veste d'eau - un boîtier installé sur les parties du générateur de chaleur chauffées de l'intérieur. Il s'agit souvent d'un cylindre à buses, porté sur la cheminée. Il est difficile pour l'assemblage artisanal, sujet aux fuites, mais il ne nécessite pas de démonter le poêle pour l'installation et est assez efficace.

Le choix du modèle est généralement associé non pas tant à l'efficacité et au prix qu'à la complexité de l'installation. Par exemple, certaines modifications des "chemises" à eau, "serpentins" et "diplomates" sont montées sans démonter le four. Le maximum est la modernisation d'une partie de la pipe ou le remplacement d'une plaque en fonte (pour la cuisine) par un "diplomate".

Les registres de transfert de chaleur sont généralement préférables à d'autres appareils. Cependant, ils ne sont installés que lors de la construction d'un nouveau poêle ou d'une modification sérieuse de l'ancien.

Matériel

Lors de la conception d'un poêle ou d'une cheminée avec échangeur de chaleur, un ingénieur (ou poêle) prend en compte les paramètres des matériaux. Propriétés nécessaires - résistance au feu, élasticité, résistance à la corrosion, capacité thermique, conductivité thermique. Seuls les métaux possèdent ces caractéristiques.

• L'acier est parfait à tous égards, sauf la résistance à la corrosion. Cependant, si le liquide de refroidissement est toujours rempli, il ne rouillera pas.
• L'acier inoxydable n'a pas d'inconvénients, à l'exception du prix élevé et de la complexité du soudage. L'acier galvanisé n'est presque jamais utilisé en raison des émissions toxiques associées aux températures élevées.
• Fonte, dont les inconvénients sont la complexité du soudage et la forte probabilité de fissuration (due à des changements brusques de température lors d'un chauffage inégal).
• Le cuivre, qui est bon pour tout le monde, sauf pour le prix élevé et la soudure des pièces. La soudure «ne retient pas» une chaleur élevée si l'eau est drainée, donc l'utilisation de cuivre est limitée.

Le choix est généralement lié à la disponibilité ou à la disponibilité du matériel. Il y a souvent des poêles de bain avec un échangeur de chaleur en fonte, qui est une batterie modifiée. Le raffinement consiste à faire bouillir les joints des sections et à boucher les trous supplémentaires. On obtient ainsi un registre de transfert de chaleur ayant toutes les propriétés nécessaires. Son inconvénient est la lourdeur qui limite le choix du lieu.

Fabrication de bricolage

Prendre une décision sur l'auto-production, en règle générale, indique la présence de certains outils et compétences pour travailler avec. Idéalement, vous avez besoin d'un atelier à part entière avec un étau, une soudure (deux types), un établi, une enclume, etc.Si l'équipement laisse beaucoup à désirer, l'option d'assembler la modification la plus simple est possible - une bobine spirale en cuivre.

Avantages de cette option:

• Le cuivre est relativement facile à plier, à souder.
• La bobine ne contient pas de composés exposés à une chaleur extrême.
• La forme en spirale est simple, universelle et un équipement complexe n'est pas nécessaire pour la donner.
• L'installation d'un tel dispositif d'échange de chaleur ne nécessite pas une modernisation majeure de la conception du four.

Un poêle de bain avec un tel échangeur de chaleur fera face à tout ce que l'on peut en attendre: il fournira 2 à 3 radiateurs de chauffage, il chauffera l'eau dans un petit réservoir. Pour le microclimat du hammam, néanmoins, le radiateur répond.

Matériaux consommables

Parmi les outils spéciaux pour travailler avec du cuivre, seul un brûleur à gaz est nécessaire. Un professionnel aura besoin d'un coupe-tube, d'un chanfrein, d'une brosse métallique de la bonne taille. Cependant, tout cela est remplacé par un broyeur, une lime (râpe), une éponge abrasive douce. Les fournitures auront également besoin d'un minimum:

• tuyau en cuivre recuit dans la baie d32, longueur 3,5 - 4,5 m (selon la cheminée d);
• prises d'eau de transition (filetage à souder) d32 * 1,25 ”- 2 pièces;
• brasage ordinaire au cuivre à basse température et dur pour le brasage à moyenne température (650 - 750 ° C);
• pâte de flux;
• éponge abrasive douce;
• gaz propane-butane pour brasage à température moyenne - 1 cylindre (0,5 L);
• sable fin tamisé lavé - 5 - 6 kg;
• canalisation, robinets, vannes "Mayevsky", radiateurs.

Une «cintreuse de tuyaux» est requise - une bûche ronde et uniforme. Avec son aide, l'échangeur de chaleur pour le poêle de bain recevra la forme d'un serpentin en spirale. La longueur de la bûche est d'au moins 1 m, et le diamètre est égal aux dimensions de la cheminée à la sortie du poêle. En règle générale, le paramètre dépend de la taille du four et ne se produit pas à moins de 10 cm.

La bûche doit être fixée de manière rigide, en la fixant avec des vis / chevilles puissantes entre deux arbres ou murs.

Algorithme de construction

La partie la plus difficile de l'assemblage est la forme en spirale. Pour ce faire, le tuyau devra être plié à l'aide d'une bûche installée de manière rigide. Le cuivre non brûlé ne peut pas être plié, vous devez donc acheter exactement celui des baies. La façon la plus simple d'installer un échangeur de chaleur à «serpentin» dans un four en brique (pour le chauffage) est de l'installer dans une cheminée. Algorithme d'actions:

1. Bouchez solidement une extrémité du tuyau avec, par exemple, un bouchon scellé d'usine.
2. Remplissez le tuyau de sable, renversez-le avec de l'eau, tapotez-le avec un marteau, scellez-le avec une «baguette». Il peut s'agir d'un tuyau en plastique ou d'un tuyau en caoutchouc noyé.
3. Lorsque le tuyau est plein, scellez le remplissage autant que possible, puis bouchez l'autre extrémité. Essayez de ne pas «aplatir» le sable.
4. Vissez une pince en forme de U ou ronde à la bûche qui maintiendra fermement le tuyau. La base "P" est perpendiculaire à la cintreuse de tuyau plus près de l'extrémité, et la disposition circonférentielle ne joue aucun rôle.
5. Insérez l'extrémité de la baie dans la pince, commencez, lentement, enroulez le tuyau sur la bûche.
6. Si quelque part est apparu un hall, cela signifie qu'à cet endroit le sable n'est pas assez serré. Il est conseillé de tout recommencer, mais, théoriquement, vous pouvez essayer de taper dans la salle avec un marteau.
7. Si la cheminée d est de 150 et la longueur de la baie est de 4,5, vous devriez obtenir 8 à 9 tours de spirale (hauteur ne dépassant pas 35 à 40 cm), ainsi que deux «queues» de 30 à 40 cm.
8. Coupez les bouchons, nettoyez le sable, rincez la spirale.
9. Soudez les prises d'eau de transition aux extrémités de la spirale.
10. Retirez le couvercle recouvrant le radiateur ou retirez le portail coulissant (retirez une partie de la cheminée).
11. Placez le «serpentin» sur le tuyau le plus près possible du poêle.
12. Remontez la cheminée en tenant compte des produits d'étanchéité et des enroulements nécessaires (s'ils l'étaient).

Vous pouvez maintenant installer et connecter les éléments restants du système de chauffage, y compris le vase d'expansion ouvert du type samovar, la tuyauterie, les robinets, les radiateurs, les vannes d'air. Pour améliorer la circulation naturelle, le diamètre du pipeline ne doit pas être beaucoup plus petit que la taille du serpentin.Idéalement, ce sera aussi du cuivre, de même diamètre.

La difficulté probable est une diminution du tirage en raison de l'évacuation involontaire de la chaleur de la cheminée. La solution est d'augmenter la longueur de la cheminée.

Options de conception d'échange de chaleur

L'installation d'un dispositif d'échange de chaleur de toute nature implique un travail considérable, surtout si son efficacité est très importante. Par exemple, la spirale la plus simple d'une cheminée peut se réchauffer légèrement et il ne peut y avoir aucune circulation sans pompe. Il faut ensuite prendre des mesures, jusqu'au rejet d'un tel design. En pratique, un seul échangeur de chaleur pour le four, installé à différents endroits, donne une efficacité différente. Il est conditionnellement possible de réaliser un tel TOP, en commençant par la variété la plus efficace:

• registre en forme de U en fonte ou en acier dans le four;
• une chemise d'eau autour du foyer ou à l'une de ses surfaces;
• Diplomate en U dans une chambre de combustion;
• un diplomate directement au-dessus ou derrière le foyer avec un contact maximum;
• chemise d'eau autour du radiateur;
• s'inscrire, diplomate ou bobine dans le radiateur;
• un diplomate ou une bobine derrière un radiateur;
• chemise d'eau dans la cheminée.

Le serpentin de cheminée est conditionnellement l'option la moins efficace. Cependant, la simplicité de l'appareil élimine souvent les inconvénients. De plus, l'efficacité est améliorée de diverses manières. Parmi eux - la doublure de la bobine avec un boîtier isolé thermiquement pour remplir les vides avec du sable ou l'installation de la structure directement dans le radiateur.

Tous les noms sont conditionnels. Par exemple, une telle construction en usine n'est pas rare lorsqu'un récipient de forme cubique est construit au-dessus du radiateur. Elle peut être considérée comme une chemise ou une diplomate.

Une bonne connexion

Un poêle à bois ou un foyer avec n'importe quel échangeur de chaleur n'est qu'une partie du système. Pour son fonctionnement économe en énergie, la circulation du liquide de refroidissement reste un facteur clé. Même lorsque l'utilisation d'une pompe est clairement nécessaire (par exemple, dans une grande maison à deux ou trois étages), la circulation naturelle est une chose importante. Grâce à lui, les tuyaux n'éclatent pas à cause d'un dégivrage trop rapide, et l'eau ne bout pas si facilement en cas de coupure d'électricité. Pour améliorer la circulation, il est conseillé de respecter les règles suivantes:

• plus la longueur des buses de l'échangeur de chaleur est élevée, mieux c'est;
• le vase d'expansion est placé le plus haut possible, à côté du poêle;
• un tuyau va au réservoir à partir du tuyau supérieur;
• le tuyau du vase d'expansion va à l'entrée inférieure du radiateur;
• toutes les sections horizontales sont faites en biais (au moins 3 mm par 1 m);
• sortie radiateur uniquement du côté opposé ou en diagonale.

Un autre point important est la capacité transnationale du pipeline. Plus il est élevé, mieux c'est. Par conséquent, vous ne devez pas réduire le diamètre, créer des coudes et des raccords en excès et également utiliser des tuyaux rouillés à l'intérieur ou en plastique.

L'échangeur de chaleur est installé au stade de l'assemblage du four. Si nous parlons d'un ancien design, pas besoin d'être paresseux pour le démonter. Dans ce cas, il sera possible d'installer l'appareil le plus efficace là où il est nécessaire. Au passage, une inspection détaillée de la maçonnerie, ainsi que d'autres détails, seront effectués. Les défauts et défauts seront éliminés.