Elementul principal al oricărui sistem de încălzire este un dispozitiv special - un schimbător de căldură pentru încălzirea unei case, în care căldura este transferată de la un generator de căldură la un purtător de căldură. Un număr mare de cazane de încălzire diferite sunt prezentate pe piața modernă, însă toată diversitatea lor nu limitează imaginația meșterilor casnici în ceea ce privește fabricarea independentă a acestor dispozitive. În articolul nostru, cititorii li se va cere să afle de ce este nevoie de un schimbător de căldură într-un sistem de încălzire, cum să-l facă cu propriile mâini și cum să-l conectezi.
Funcția schimbătorului de căldură în sistemul de încălzire
În sistemele de încălzire cu aer casnic, se folosesc cel mai des schimbătoare de căldură ale sistemului de încălzire, unde energia termică este transmisă prin suprafața pereților metalici ai acestui dispozitiv.
Principiul încălzirii printr-un schimbător de căldură este cel mai complet implementat în proiectarea gazelor, a combustibilului solid sau a cazanelor electrice. Apa circulă prin conducte curbate sub formă de bobină instalată în interiorul unității de încălzire și este încălzită de temperatura combustibilului. Lichidul de răcire încălzit intră în conducta sistemului de încălzire și este înlocuit cu apă răcită de la caloriferele schimbătorului de căldură.
Până acum, în multe case individuale, soba rămâne sursa tradițională de căldură. Este bine pentru încălzirea unei cabane mici, cu toate acestea, într-o cabană cu mai multe camere, capacitatea sa termică este insuficientă. Prin urmare, într-o casă privată, este nevoie de un schimbător de căldură în sistemul de încălzire pentru a transforma soba într-un cazan de încălzire cu apă complet. Mărimea și forma unui schimbător de căldură de casă pentru încălzire trebuie să se încadreze în dimensiunile camerei de combustibil ale cuptorului. La acest dispozitiv se pot conecta conducte și calorifere, iar apoi încălzirea casei va deveni mai eficientă.
Tipuri de schimbătoare de căldură
Mai multe schimbătoare de căldură de apă practice pentru încălzire. Acest lucru se datorează faptului că apa transferă energia termică mult mai bună decât aerul. Cu toate acestea, un schimbător de căldură cu aer pentru încălzire își găsește și aplicație. În plus față de apă și aer, un schimbător de căldură este utilizat și pentru încălzire, care este instalat nu în interior, ci în exterior.
Toate dispozitivele de încălzire industrială sunt echipate cu schimbătoare de căldură, al căror design este adaptat maxim pentru încălzirea eficientă a apei.
În fabrică, schimbătoarele de căldură sunt fabricate din cupru. Țeava este o bobină, pe toate coturile căreia există multe plăci, oferind o suprafață mare de transfer de căldură.
Este aproape imposibil să construiți un schimbător de căldură pentru încălzire în casa dvs., astfel încât să fie exact ca cel din fabrică. Prin urmare, trebuie să alegeți o opțiune mai ușoară.
Dispozitiv de sistem
Principiul de funcționare al unui schimbător de căldură de casă este acela că soba îi transferă energie din arderea lemnului de foc sau a cărbunelui, iar apa încălzită se scufundă prin conducte în toate încăperile. Această metodă de încălzire permite locuitorilor casei să se bucure de o distribuție uniformă a căldurii.În plus, toate camerele se încălzesc mult mai repede, iar costurile de combustibil sunt reduse.
Există două moduri de a îmbunătăți încălzirea cu sobă a unei case private:
- construiți un cuptor de la zero pentru o dimensiune specifică a schimbătorului de căldură;
- instalați un schimbător de căldură de casă făcut la dimensiunea cuptorului în cuptorul existent.
Făcând un schimbător de căldură pentru încălzire cu propriile mâini, proprietarul de locuință poate fi sigur că soba cu un circuit de apă nu va acționa mai rău decât un cazan real cu combustibil solid. Singura diferență este că în sobă, locația de intrare a schimbătorului de căldură va fi puțin mai mare deasupra podelei decât în cazanele din fabrică. Aceasta este o diferență destul de semnificativă, care poate afecta viteza de circulație naturală a lichidului de răcire.
Conectarea schimbătorului de căldură la sistemul de încălzire trebuie să se facă astfel încât conducta de admisie a apei reci (retur) să fie situată cât mai jos.
La fel ca într-un sistem de încălzire convențional, în partea de sus a conductelor trebuie instalat un rezervor de expansiune. Acesta va compensa modificarea volumului de apă încălzită și va elibera bule de aer din sistem. Dacă încălzirea printr-un schimbător de căldură cu circulație naturală nu este suficientă pentru a încălzi o cabană mare, va trebui să instalați o pompă de circulație în sistem.
Pentru conectarea unui schimbător de căldură de casă pentru încălzire, se folosesc 2 fitinguri: una de jos (intrare de apă rece), iar cealaltă de sus (priză caldă). La instalarea schimbătorului de căldură, este necesar să se asigure panta necesară a conductelor, conform cerințelor schemei.
Avantajele încălzirii cu un schimbător de căldură
Dacă înțelegeți de ce aveți nevoie de un schimbător de căldură în sistemul de încălzire, puteți observa mai multe avantaje evidente:
- Ușor de fabricat. Dacă un cuptor există deja în casă, va trebui să cheltuiți doar pentru a face un schimbător de căldură de casă și a instala un sistem de încălzire.
- Încălzire combinată. Pe lângă încălzirea casei de la suprafața sobei, se va adăuga un sistem de încălzire cu apă.
- O varietate de combustibili. Puteți încălzi cuptorul cu orice energie solidă, spre deosebire de cazanele care se concentrează doar pe un tip specific de combustibil.
- Frumos aspect. Păstrarea aspectului tradițional al sobei rusești poate fi utilă atunci când creați un interior în stil național.
Printre dezavantajele încălzirii printr-un schimbător de căldură se numără: eficiență mai mică comparativ cu cazanele din fabrică și lipsa controlului automat asupra intensității încălzirii lichidului de răcire.
Cum se face un schimbător de căldură de casă
Forma unui schimbător de căldură pentru încălzirea automată poate fi diferită. Cea mai obișnuită opțiune este un registru al mai multor țevi de oțel sau cupru, dar sunt de asemenea utilizate probe de tip placă.
Temperatura din zona de ardere este foarte ridicată, mai ales atunci când arde cărbunele. Prin urmare, sunt solicitate sporite pentru metalul din care vor fi făcute elementele schimbătorului de căldură, raționalitatea proiectării acestuia și calitatea sudurilor.
Materiale pentru fabricare
Sarcina schimbătoarelor de căldură pentru apă pentru încălzire este de a asigura un transfer optim de căldură, iar gradul de conductivitate termică a metalului este important în acest proces. De exemplu, o conductă de oțel conduce la căldură de 7 ori mai slabă decât una de cupru. Prin urmare, cu același diametru al conductei, pentru a transfera aceeași cantitate de căldură, veți avea nevoie de 25 de metri de țeavă de oțel în loc de 3,5 metri de cupru.
Schimbătoarele de căldură din cupru sunt cele mai economice în funcționare, dar și costisitoare. Schimbătoarele de căldură din țeavă de oțel cu un diametru de cel puțin 32 mm sunt considerate mai accesibile pentru fabricarea independentă.
Dacă se presupune că încălzește cuptorul cu cărbune, este mai bine să instalați un schimbător de căldură din fontă. Acest metal este mai puternic, iar pereții dispozitivului nu vor arde mult timp.
Calculul puterii schimbătorului de căldură
Este destul de dificil să calculați în avans capacitatea schimbătorului de căldură pentru un sistem de încălzire. Pentru a face acest lucru, trebuie să ținem cont de prea mulți factori: diametrul conductei, lungimea bobinei, conductivitatea termică a metalului, temperatura de ardere a combustibilului, viteza de circulație a lichidului de răcire, etc. Capacitatea reală a schimbătorului de căldură de a face față funcțiilor sale va fi descoperită numai după lansarea sistemului de încălzire.
În calcule, se poate orienta faptul că 1 metru de conductă cu un diametru de 50 mm, care servește ca schimbător de căldură, va oferi 1 kW de putere termică.
Puteți lua, de exemplu, orice model cunoscut al cazanului și, în conformitate cu parametrii acestuia, să vă faceți propriul schimbător de căldură de casă.
Caracteristici de proiectare
Un schimbător de căldură pentru încălzirea apei la domiciliu, sudat de la conductele cu pereți netede, se numește registru. Pare un fel de „zăbrele”, iar aceasta este cea mai populară formă de schimbător de căldură de casă. În plus față de acest design, fac și dispozitive mai simple, sub formă de rezervor dreptunghiular sau cilindric. Principalul lucru este că suprafața pentru schimbul de căldură este cât se poate de mare.
Când faceți un schimbător de căldură cu propriile mâini, trebuie respectate mai multe condiții:
- lățimea golurilor interne din schimbătorul de căldură trebuie să fie de cel puțin 5 mm, în caz contrar, apa din acesta poate fierbe;
- grosimea peretelui țevii trebuie să fie de cel puțin 3 mm, astfel încât metalul să nu se ardă;
- un decalaj de 10-15 mm între schimbătorul de căldură și pereții cuptorului ar trebui să compenseze expansiunea metalului în timpul încălzirii.
Caracteristici de montare
Cel mai simplu mod este să instalați un schimbător de căldură simultan cu construcția cuptorului. Dacă îl instalați într-un cuptor vechi, va trebui să demontați o parte din zidărie.
Procedură:
- Un schimbător de căldură tubulară este instalat direct pe fundația pregătită a cuptorului direct în cavitatea cuptorului.
- Odată cu așezarea suplimentară a rândurilor de cărămizi, lasă loc pentru conductele de intrare și ieșire ale dispozitivului.
- După terminarea zidăriei, schimbătorul de căldură este conectat la sistemul de încălzire, sistemul este umplut cu apă și se produce un cuptor de testare a cuptorului.
Materialul video vă oferă să faceți cunoștință cu sfaturi utile despre autoproducerea unui schimbător de căldură:
Până acum, am vorbit doar despre schimbătoare de căldură într-un sistem de încălzire a apei. Să acordăm atenție altor domenii de aplicare a acestora.
Încălzire cu aer
Dacă caracterizați sistemul de încălzire a aerului, putem spune că are mai multe minusuri decât plusuri. Schimbătoarele de căldură cu aer pentru încălzire nu sunt obișnuite în sectorul rezidențial privat, ele nu au devenit încă familiare.
Avantajul acestui sistem este capacitatea de a combina încălzirea cu ventilația forțată. Cu toate acestea, posibile erori în proiectarea și instalarea sa pot minimiza beneficiile. Zgomotul ventilatorului se aude în conducte și se observă dezechilibrul temperaturii în camere.
Schimbătoarele de căldură pentru încălzirea cu aer există încălzire directă și indirectă. În prima dintre ele, gazul sau motorina ard direct în schimbătorul de căldură în sine. Alte modele folosesc un lichid de răcire intermediar.
Schimbator de caldura pentru cos
În căsuțele și băile „meșterilor” puteți vedea un schimbător de căldură de apă sau de aer, montat pe coșul unei mici sobe. Se dovedește foarte profitabil: căldura nu se îndepărtează de fum, iar o parte din ea servește pentru încălzirea apei.
Prin instalarea unui schimbător de căldură în horn pentru încălzire, puteți obține o cantitate destul de mare de apă caldă. Desigur, acest lucru nu este suficient pentru încălzirea întregii case, ci suficient pentru a pune unul sau două radiatoare în dressing.Este posibil să folosiți un schimbător de căldură pentru un horn atât pentru încălzire, cât și pentru încălzirea rapidă a apei într-o baie.
Un astfel de dispozitiv poate fi foarte simplu de fabricat. Ca bază, puteți lua un segment de o țeavă mare cu un diametru de 500-700 mm sau puteți suda un rezervor din oțel inoxidabil. În centrul structurii va fi o țeavă verticală corespunzătoare diametrului coșului, iar două conducte trebuie sudate în partea de sus și de jos.
Dându-și temperatura schimbătorului de căldură, produsele de ardere care părăsesc cuptorul se răcesc rapid. Din această cauză, tirajul în coș scade și arderea combustibilului încetinește oarecum.
Realizarea unui schimbător de căldură pentru încălzirea cu propriile mâini poate fi o modalitate de a aranja încălzirea cu apă pe toată suprafața casei fără a achiziționa echipamente scumpe.
