O elemento principal de qualquer sistema de aquecimento é um dispositivo especial - um trocador de calor para aquecer uma casa, no qual o calor é transferido de um gerador de calor para um transportador de calor. Um grande número de diferentes caldeiras de aquecimento é apresentado no mercado moderno, mas toda a sua diversidade não limita a imaginação dos artesãos em relação à fabricação independente de tais dispositivos. Em nosso artigo, os leitores serão solicitados a descobrir por que um trocador de calor é necessário em um sistema de aquecimento, como fazê-lo com suas próprias mãos e como conectá-lo.
Função trocador de calor no sistema de aquecimento
Nos sistemas de aquecimento de ar doméstico, os trocadores de calor de superfície do sistema de aquecimento são mais frequentemente usados, onde a energia térmica é transmitida através da superfície das paredes metálicas deste dispositivo.
O princípio do aquecimento por meio de um trocador de calor é totalmente implementado no projeto de caldeiras a gás, combustível sólido ou elétrica. A água circula através de tubos curvos na forma de uma bobina instalada dentro da unidade de aquecimento e é aquecida pela temperatura do combustível queimado. O líquido de refrigeração aquecido entra na tubulação do sistema de aquecimento e é substituído pela água resfriada dos radiadores no trocador de calor.
Até agora, em muitas casas individuais, o fogão continua sendo a fonte tradicional de calor. É bom para aquecer uma pequena cabana, no entanto, em uma casa com vários cômodos, sua capacidade térmica é insuficiente. Portanto, em uma casa particular, é necessário um trocador de calor no sistema de aquecimento para transformar o fogão em uma caldeira de aquecimento de água completa. O tamanho e a forma de um trocador de calor caseiro para aquecimento deve se ajustar às dimensões da câmara de combustível do forno. Tubos e radiadores podem ser conectados a este dispositivo e o aquecimento da casa se tornará mais eficiente.
Tipos de trocadores de calor
Trocadores de calor de água mais práticos para aquecimento. Isso ocorre porque a água transfere energia térmica muito melhor que o ar. No entanto, um trocador de calor a ar para aquecimento também encontra aplicação. Além da água e do ar, um trocador de calor de chaminé também é usado para aquecimento, que é instalado não dentro, mas fora.
Todos os dispositivos de aquecimento industrial estão equipados com trocadores de calor, cujo design é adaptado ao máximo para o aquecimento eficiente da água.
Na fábrica, os trocadores de calor são feitos de cobre. O tubo é uma bobina, através das curvas das quais existem muitas placas, proporcionando uma grande área de transferência de calor.
É quase impossível construir um trocador de calor caseiro para aquecimento em sua casa, para que ele seja exatamente igual ao de fábrica. Portanto, você deve escolher uma opção mais fácil.
Dispositivo do sistema
O princípio de operação de um trocador de calor caseiro é que o fogão transfere energia para ele da combustão de lenha ou carvão, e a água aquecida diverge através de tubos para todos os ambientes. Este método de aquecimento permite que os habitantes da casa desfrutem de uma distribuição uniforme de calor.Além disso, todos os quartos aquecem muito mais rapidamente e os custos de combustível são reduzidos.
Existem duas maneiras de melhorar o aquecimento do fogão de uma casa particular:
- construir um forno a partir do zero para um tamanho específico de trocador de calor;
- instale um trocador de calor caseiro feito no tamanho do forno no forno existente.
Depois de fazer um trocador de calor para aquecer com as próprias mãos, o proprietário pode ter certeza de que seu fogão com um circuito de água não funcionará pior do que uma caldeira de combustível sólido. A única diferença é que, no fogão, a localização da entrada do trocador de calor será um pouco mais alta acima do piso do que nas caldeiras da fábrica. Essa é uma diferença bastante significativa, que pode afetar a taxa de circulação natural do líquido de refrigeração.
A conexão do trocador de calor ao sistema de aquecimento deve ser feita para que o tubo de entrada de água fria (retorno) fique o mais baixo possível.
Assim como em um sistema de aquecimento convencional, um tanque de expansão deve ser instalado na parte superior dos dutos. Ele compensará a mudança no volume de água aquecida e liberará bolhas de ar do sistema. Se o aquecimento através de um trocador de calor com circulação natural for insuficiente para aquecer uma casa grande, você precisará instalar uma bomba de circulação no sistema.
Para conectar um trocador de calor caseiro para aquecimento, são utilizados 2 acessórios: um na parte inferior (entrada de água fria) e outro na parte superior (saída quente). Ao instalar o trocador de calor, é necessário fornecer a inclinação necessária dos tubos, conforme exigido pelo esquema.
Vantagens do aquecimento com um trocador de calor
Se você entender por que precisa de um trocador de calor no sistema de aquecimento, poderá observar várias vantagens óbvias:
- Facilidade de fabricação. Se já houver um forno na casa, você precisará gastar apenas na fabricação de um trocador de calor caseiro e na instalação de um sistema de aquecimento.
- Aquecimento combinado. Além de aquecer a casa da superfície do fogão, será adicionado um sistema de aquecimento de água.
- Uma variedade de combustíveis. Você pode aquecer o forno com qualquer energia sólida, diferentemente das caldeiras que se concentram apenas em um tipo específico de combustível.
- Aparência bonita. Preservar a aparência tradicional do fogão russo pode ser útil ao criar um interior em estilo nacional.
Entre as desvantagens do aquecimento através de um trocador de calor estão: menor eficiência em comparação com as caldeiras de fábrica e a falta de controle automático sobre a intensidade de aquecimento do líquido de refrigeração.
Como fazer um trocador de calor caseiro
A forma de um trocador de calor para aquecimento automático pode ser diferente. A opção mais comum é um registro de vários tubos de aço ou cobre, mas também são usadas amostras do tipo placa.
A temperatura na zona de combustão é muito alta, especialmente quando o carvão está queimando. Portanto, demandas crescentes são colocadas no metal a partir do qual os elementos do trocador de calor serão feitos, a racionalidade de seu projeto e a qualidade das soldas.
Materiais para a fabricação
A tarefa dos trocadores de calor de água para aquecimento é garantir uma ótima transferência de calor, e o grau de condutividade térmica do metal é importante nesse processo. Por exemplo, um tubo de aço conduz calor 7 vezes mais fraco que um de cobre. Portanto, com o mesmo diâmetro do tubo, para transferir a mesma quantidade de calor, você precisará de 25 metros de tubo de aço em vez de 3,5 metros de cobre.
Os trocadores de calor de cobre são os mais econômicos em operação, mas também caros. Trocadores de calor feitos de tubo de aço com um diâmetro de pelo menos 32 mm são considerados mais acessíveis para fabricação independente.
Se você deve aquecer o forno com carvão, é melhor instalar um trocador de calor de ferro fundido. Esse metal é mais forte e as paredes do dispositivo não queimam por muito tempo.
Cálculo da potência do trocador de calor
É bastante difícil calcular a capacidade do trocador de calor para um sistema de aquecimento com antecedência. Para fazer isso, é preciso levar em consideração muitos fatores: diâmetro do tubo, comprimento da bobina, condutividade térmica do metal, temperatura de combustão do combustível, velocidade de circulação do líquido de arrefecimento, etc.
Nos cálculos, pode-se orientar que 1 metro de tubo com diâmetro de 50 mm, que serve como trocador de calor, fornecerá 1 kW de energia térmica.
Você pode usar, por exemplo, qualquer modelo conhecido da caldeira e, de acordo com seus parâmetros, fazer seu próprio trocador de calor caseiro.
Características de design
Um trocador de calor para aquecimento de água em casa, soldado a partir de tubos de paredes lisas, é chamado de registrador. Parece uma espécie de "treliça", e esta é a forma mais popular de um trocador de calor caseiro. Além deste design, eles também fabricam dispositivos mais simples na forma de um tanque retangular ou cilíndrico. O principal é que a área de superfície para troca de calor é a maior possível.
Ao fazer um trocador de calor com suas próprias mãos, várias condições devem ser observadas:
- a largura dos vazios internos no trocador de calor deve ser de pelo menos 5 mm; caso contrário, a água pode ferver;
- a espessura da parede do tubo deve ser de pelo menos 3 mm para que o metal não queime;
- um espaço de 10 a 15 mm entre o trocador de calor e as paredes do forno deve compensar a expansão do metal durante o aquecimento.
Recursos de montagem
A maneira mais fácil é instalar um trocador de calor simultaneamente com a construção do forno. Se você instalá-lo em um forno antigo, precisará desmontar parte de sua alvenaria.
Procedimento:
- Um trocador de calor tubular é instalado diretamente na fundação preparada do forno diretamente na cavidade do forno.
- Com a colocação posterior das fileiras de tijolos, eles deixam espaço para os tubos de entrada e saída do dispositivo.
- Após a conclusão da alvenaria, o trocador de calor é conectado ao sistema de aquecimento, o sistema é enchido com água e um forno de teste do forno é produzido.
O material de vídeo oferece dicas úteis sobre a fabricação própria de um trocador de calor:
Até agora, falamos apenas de trocadores de calor em um sistema de aquecimento de água. Vamos prestar atenção em outras áreas de sua aplicação.
Aquecimento de ar
Se você caracteriza o sistema de aquecimento do ar, podemos dizer que ele tem mais desvantagens do que vantagens. Os trocadores de calor a ar para aquecimento não são comuns no setor residencial privado, eles ainda não se familiarizaram.
A vantagem deste sistema é a capacidade de combinar aquecimento com ventilação forçada. No entanto, possíveis erros em seu design e instalação podem minimizar os benefícios. O ruído do ventilador é ouvido nos dutos e o desequilíbrio de temperatura é sentido nos quartos.
Os trocadores de calor para aquecimento de ar existem aquecimento direto e indireto. No primeiro deles, o gás ou o diesel queima diretamente no próprio trocador de calor. Outros modelos usam um líquido de refrigeração intermediário.
Trocador de calor de chaminé
Nos chalés e balneários dos "artesãos", é possível ver um trocador de calor de água ou ar caseiro montado na chaminé de um pequeno fogão. Acontece muito lucrativo: o calor não desaparece com a fumaça e parte dela serve para aquecer a água.
Ao instalar um trocador de calor na chaminé para aquecimento, você pode obter uma quantidade bastante grande de água quente. Obviamente, isso não é suficiente para aquecer a casa inteira, mas o suficiente para colocar um ou dois radiadores no vestiário.É possível usar um trocador de calor para uma chaminé, tanto para aquecimento quanto para aquecimento rápido da água em uma casa de banho.
Esse dispositivo pode ser muito simples de fabricar. Como base, você pode pegar um segmento de um tubo grande com um diâmetro de 500 a 700 mm ou soldar um tanque de aço inoxidável. No centro da estrutura, haverá um tubo vertical correspondente ao diâmetro da chaminé e dois tubos devem ser soldados nas partes superior e inferior.
Dando sua temperatura ao trocador de calor, os produtos de combustão que saem do forno esfriam rapidamente. Por esse motivo, a corrente de ar na chaminé diminui e a combustão do combustível diminui um pouco.
Fazer um trocador de calor para aquecimento do tipo faça você mesmo pode ser uma maneira de organizar o aquecimento total da água na casa sem adquirir equipamentos caros.
