Głównym elementem dowolnego systemu grzewczego jest specjalne urządzenie - wymiennik ciepła do ogrzewania domu, w którym ciepło jest przekazywane z generatora ciepła do nośnika ciepła. Na współczesnym rynku prezentowanych jest wiele różnych kotłów grzewczych, ale cała ich różnorodność nie ogranicza wyobraźni rzemieślników domowych w zakresie niezależnej produkcji takich urządzeń. W naszym artykule czytelnicy zostaną poproszeni o sprawdzenie, dlaczego wymiennik ciepła jest potrzebny w systemie grzewczym, jak zrobić go własnymi rękami i jak go podłączyć.
Funkcja wymiennika ciepła w systemie grzewczym
W domowych systemach ogrzewania powietrznego najczęściej stosuje się powierzchniowe wymienniki ciepła systemu grzewczego, w których energia cieplna jest przenoszona przez powierzchnię metalowych ścian tego urządzenia.
Zasada ogrzewania przez wymiennik ciepła jest w pełni wdrożona w projektach kotłów gazowych, na paliwo stałe lub elektryczne. Woda krąży w rurach zakrzywionych w postaci cewki zainstalowanej wewnątrz urządzenia grzewczego i jest podgrzewana przez temperaturę płonącego paliwa. Ogrzany płyn chłodzący trafia do rurociągu systemu grzewczego i jest zastępowany przez schłodzoną wodę z grzejników w wymienniku ciepła.
Do tej pory w wielu indywidualnych domach piec pozostawał tradycyjnym źródłem ciepła. Jest dobry do ogrzewania małej chaty, jednak w domku wielopokojowym jego pojemność cieplna jest niewystarczająca. Dlatego w prywatnym domu potrzebny jest wymiennik ciepła w systemie grzewczym, aby zmienić piec w pełnoprawny kocioł grzewczy na wodę. Rozmiar i kształt domowego wymiennika ciepła do ogrzewania powinny pasować do wymiarów komory paliwowej pieca. Do tego urządzenia można podłączyć rury i grzejniki, a następnie ogrzewanie domu stanie się bardziej wydajne.
Rodzaje wymienników ciepła
Bardziej praktyczne wodne wymienniki ciepła do ogrzewania. Wynika to z faktu, że woda przenosi energię cieplną znacznie lepiej niż powietrze. Jednak zastosowanie ma również powietrzny wymiennik ciepła do ogrzewania. Oprócz wody i powietrza kominowy wymiennik ciepła służy również do ogrzewania, który jest instalowany nie wewnątrz, ale na zewnątrz.
Wszystkie przemysłowe urządzenia grzewcze są wyposażone w wymienniki ciepła, których konstrukcja jest maksymalnie przystosowana do wydajnego podgrzewania wody.
W fabryce wymienniki ciepła są wykonane z miedzi. Rura jest cewką, w poprzek zakrętów których znajduje się wiele płyt, zapewniając duży obszar wymiany ciepła.
Niemal niemożliwe jest zbudowanie domowego wymiennika ciepła do ogrzewania w domu, aby był dokładnie taki sam jak fabryczny. Dlatego musisz wybrać łatwiejszą opcję.
Urządzenie systemowe
Zasada działania domowego wymiennika ciepła polega na tym, że piec przenosi do niego energię ze spalania drewna opałowego lub węgla, a podgrzana woda rozchodzi się rurami do wszystkich pomieszczeń. Ta metoda ogrzewania pozwala mieszkańcom domu cieszyć się równomiernym rozprowadzaniem ciepła.Ponadto wszystkie pokoje nagrzewają się znacznie szybciej, a koszty paliwa są zmniejszone.
Istnieją dwa sposoby poprawy ogrzewania pieca w prywatnym domu:
- zbudować piec od podstaw dla określonego rozmiaru wymiennika ciepła;
- zainstalować domowy wymiennik ciepła wykonany w rozmiarze pieca do istniejącego pieca.
Wykonując wymiennik ciepła do ogrzewania własnymi rękami, właściciel domu może być pewien, że jego piec z obiegiem wody będzie działał nie gorzej niż prawdziwy kocioł na paliwo stałe. Jedyną różnicą jest to, że w piecu położenie wlotu wymiennika ciepła będzie nieco wyżej nad podłogą niż w kotłach fabrycznych. Jest to dość znacząca różnica, która może wpływać na szybkość naturalnego obiegu chłodziwa.
Podłączenie wymiennika ciepła do systemu grzewczego musi być wykonane tak, aby rura wlotowa zimnej wody (powrotna) znajdowała się jak najniżej.
Podobnie jak w konwencjonalnym systemie grzewczym, zbiornik wyrównawczy musi być zainstalowany na szczycie rurociągu. Zrekompensuje to zmianę objętości podgrzanej wody i uwolni pęcherzyki powietrza z systemu. Jeśli ogrzewanie przez wymiennik ciepła z naturalnym obiegiem jest niewystarczające do ogrzania dużego domku, konieczne będzie zainstalowanie pompy obiegowej w systemie.
Aby podłączyć domowy wymiennik ciepła do ogrzewania, stosuje się 2 łączniki: jeden od dołu (wlot zimnej wody), a drugi od góry (wylot gorącej wody). Podczas instalowania wymiennika ciepła należy zapewnić niezbędne nachylenie rur, zgodnie z wymaganiami schematu.
Zalety ogrzewania za pomocą wymiennika ciepła
Jeśli rozumiesz, dlaczego potrzebujesz wymiennika ciepła w systemie grzewczym, możesz zauważyć kilka oczywistych zalet:
- Łatwość produkcji. Jeśli piec już istnieje w domu, będziesz musiał wydać tylko na wykonanie domowego wymiennika ciepła i instalację systemu grzewczego.
- Połączone ogrzewanie. Oprócz ogrzewania domu z powierzchni pieca dodany zostanie system podgrzewania wody.
- Różnorodne paliwa. Możesz ogrzewać piec dowolną energią stałą, w przeciwieństwie do kotłów, które koncentrują się tylko na określonym rodzaju paliwa.
- Piękny wygląd. Zachowanie tradycyjnego wyglądu rosyjskiego pieca może być przydatne podczas tworzenia wnętrza w stylu narodowym.
Wady ogrzewania przez wymiennik ciepła obejmują: mniejszą wydajność w porównaniu do kotłów fabrycznych i brak automatycznej kontroli intensywności ogrzewania chłodziwa.
Jak zrobić domowy wymiennik ciepła
Kształt wymiennika ciepła do samodzielnego ogrzewania może być inny. Najczęstszą opcją jest rejestr kilku rur stalowych lub miedzianych, ale stosowane są również próbki płytowe.
Temperatura w strefie spalania jest bardzo wysoka, szczególnie podczas spalania węgla. Dlatego zwiększone są wymagania wobec metalu, z którego będą wykonane elementy wymiennika ciepła, racjonalność jego konstrukcji i jakość spoin.
Materiały do produkcji
Zadaniem wodnych wymienników ciepła do ogrzewania jest zapewnienie optymalnego transferu ciepła, a stopień przewodności cieplnej metalu jest ważny w tym procesie. Na przykład rura stalowa przewodzi ciepło 7 razy słabiej niż rura miedziana. Dlatego przy tej samej średnicy rury, aby przenieść tę samą ilość ciepła, będziesz potrzebował 25 metrów rury stalowej zamiast 3,5 metra miedzi.
Miedziane wymienniki ciepła są najbardziej ekonomiczne w eksploatacji, ale także drogie. Wymienniki ciepła wykonane z rury stalowej o średnicy co najmniej 32 mm są uważane za bardziej dostępne dla niezależnej produkcji.
Jeśli ma on ogrzewać piec węglem, lepiej zainstalować żeliwny wymiennik ciepła. Ten metal jest mocniejszy, a ściany urządzenia nie będą się palić przez długi czas.
Obliczanie mocy wymiennika ciepła
Trudno jest wcześniej obliczyć wydajność wymiennika ciepła dla systemu grzewczego. Aby to zrobić, należy wziąć pod uwagę zbyt wiele czynników: średnicę rury, długość cewki, przewodność cieplną metalu, temperaturę spalania paliwa, prędkość obiegu chłodziwa itp. Rzeczywistą zdolność wymiennika ciepła do sprostania jego funkcjom można stwierdzić dopiero po uruchomieniu systemu grzewczego.
W obliczeniach można zorientować, że 1 metr rury o średnicy 50 mm, która służy jako wymiennik ciepła, da 1 kW mocy cieplnej.
Możesz wziąć na przykład dowolny znany model kotła i zgodnie z jego parametrami stworzyć własny domowy wymiennik ciepła.
Cechy konstrukcyjne
Wymiennik ciepła do podgrzewania wody w domu, spawany z rur o gładkich ściankach, nazywa się rejestrem. Wygląda jak rodzaj „kraty” i jest to najpopularniejsza forma domowego wymiennika ciepła. Oprócz tego projektu tworzą również prostsze urządzenia w postaci prostokątnego lub cylindrycznego zbiornika. Najważniejsze jest to, że powierzchnia wymiany ciepła jest tak duża, jak to możliwe.
Wykonując wymiennik ciepła własnymi rękami, należy przestrzegać kilku warunków:
- szerokość wewnętrznych pustek w wymienniku ciepła musi wynosić co najmniej 5 mm, w przeciwnym razie woda w nim może się zagotować;
- grubość ścianki rury powinna wynosić co najmniej 3 mm, aby metal się nie wypalił;
- szczelina 10–15 mm między wymiennikiem ciepła a ściankami pieca powinna kompensować rozszerzanie się metalu podczas ogrzewania.
Funkcje montażowe
Najprostszym sposobem jest zainstalowanie wymiennika ciepła jednocześnie z konstrukcją pieca. Jeśli zainstalujesz go w starym piekarniku, będziesz musiał zdemontować część jego cegły.
Procedura:
- Rurowy wymiennik ciepła jest instalowany bezpośrednio na przygotowanym fundamencie pieca bezpośrednio do wnęki pieca.
- Przy dalszym układaniu rzędów cegieł pozostawiają one miejsce na rury wlotowe i wylotowe urządzenia.
- Po zakończeniu murowania wymiennik ciepła jest podłączony do systemu grzewczego, system jest napełniany wodą i produkowany jest piec testowy pieca.
W materiale wideo można zapoznać się z przydatnymi wskazówkami dotyczącymi samodzielnego wytwarzania wymiennika ciepła:
Do tej pory mówiliśmy tylko o wymiennikach ciepła w systemie podgrzewania wody. Zwróćmy uwagę na inne obszary ich zastosowania.
Ogrzewanie powietrzne
Jeśli scharakteryzujesz system ogrzewania powietrznego, możemy powiedzieć, że ma więcej minusów niż plusów. Powietrzne wymienniki ciepła do ogrzewania nie są powszechne w prywatnym sektorze mieszkaniowym, jeszcze się nie zaznajomiły.
Zaletą tego systemu jest możliwość łączenia ogrzewania z wymuszoną wentylacją. Jednak ewentualne błędy w projekcie i instalacji mogą zminimalizować korzyści. W kanałach słychać hałas wentylatora, a w pokojach odczuwa się nierównowagę temperatur.
Wymienniki ciepła do ogrzewania powietrznego istnieją zarówno do ogrzewania bezpośredniego, jak i pośredniego. W pierwszym z nich gaz lub olej napędowy spala się bezpośrednio w samym wymienniku ciepła. Inne modele używają pośredniego płynu chłodzącego.
Kominowy wymiennik ciepła
W domkach i łaźniach „rzemieślników” można zobaczyć domowy wymiennik ciepła na wodę lub powietrze zamontowany na kominie małego pieca. Okazuje się bardzo opłacalne: ciepło nie oddala się wraz z dymem, a jego część służy do podgrzewania wody.
Instalując wymiennik ciepła w kominie do ogrzewania, można uzyskać dość dużą ilość ciepłej wody. Oczywiście nie wystarczy to do ogrzania całego domu, ale wystarczy umieścić jeden lub dwa grzejniki w garderobie.Możliwe jest zastosowanie wymiennika ciepła do komina zarówno do ogrzewania, jak i do szybkiego podgrzewania wody w łaźni.
Takie urządzenie może być bardzo proste w produkcji. Jako podstawę można wziąć segment dużej rury o średnicy 500-700 mm lub spawać zbiornik ze stali nierdzewnej. W środku konstrukcji będzie pionowa rura odpowiadająca średnicy komina, a dwie rury powinny być przyspawane od góry i od dołu.
Podając swoją temperaturę wymiennikowi ciepła, produkty spalania opuszczające piec szybko schładzają się. Z tego powodu ciąg w kominie zmniejsza się, a spalanie paliwa nieco zwalnia.
Wykonanie wymiennika ciepła do ogrzewania własnymi rękami może być sposobem na zorganizowanie pełnego ogrzewania wody w domu bez zakupu drogiego sprzętu.
