Hlavným prvkom ktoréhokoľvek z vykurovacích systémov je špeciálne zariadenie - výmenník tepla na vykurovanie domu, v ktorom sa teplo prenáša z generátora tepla na nosič tepla. Na modernom trhu sa prezentuje veľké množstvo rôznych vykurovacích kotlov, ale ich rozmanitosť neobmedzuje predstavivosť domácich remeselníkov, pokiaľ ide o nezávislú výrobu takýchto zariadení. V našom článku budú čitatelia požiadaní, aby zistili, prečo je vo vykurovacom systéme potrebný výmenník tepla, ako ho vyrobiť vlastnými rukami a ako ho pripojiť.
Funkcia výmenníka tepla vo vykurovacom systéme
V domácich vykurovacích systémoch sa najčastejšie používajú povrchové tepelné výmenníky vykurovacieho systému, kde sa tepelná energia prenáša cez povrch kovových stien tohto zariadenia.
Princíp ohrevu pomocou výmenníka tepla sa najúplnejšie implementuje pri navrhovaní plynových, tuhých palív alebo elektrických kotlov. Voda cirkuluje potrubiami zakrivenými vo forme vinutia inštalovaného vo vykurovacej jednotke a je ohrievaná teplotou horiaceho paliva. Ohrievané chladivo prechádza do potrubia vykurovacieho systému a je nahradené chladenou vodou z radiátorov vo výmenníku tepla.
Doteraz v mnohých individuálnych domácnostiach zostávajú kachle tradičným zdrojom tepla. Je vhodný na vykurovanie malej chaty, avšak vo viacizbovej chate je jej tepelná kapacita nedostatočná. Preto je v súkromnom dome potrebný výmenník tepla vo vykurovacom systéme, aby sa kachle zmenili na plnohodnotný vodný ohrievač vody. Veľkosť a tvar domáceho tepelného výmenníka na vykurovanie by mali zapadať do rozmerov palivovej komory pece. Rúry a radiátory môžu byť pripojené k tomuto zariadeniu a potom bude vykurovanie domu efektívnejšie.
Druhy výmenníkov tepla
Praktickejšie vodné výmenníky tepla na vykurovanie. Je to preto, že voda prenáša tepelnú energiu oveľa lepšie ako vzduch. Využitie však nachádza aj vzduchový tepelný výmenník na vykurovanie. Komínový výmenník tepla sa okrem vody a vzduchu používa aj na vykurovanie, ktoré nie je inštalované vo vnútri, ale vonku.
Všetky priemyselné vykurovacie zariadenia sú vybavené výmenníkmi tepla, ktorých konštrukcia je maximálne prispôsobená na efektívne ohrev vody.
V továrni sú tepelné výmenníky vyrobené z medi. Potrubie je vinutie, cez ktorého ohyby je veľa dosiek, ktoré poskytujú veľkú plochu prenosu tepla.
Je takmer nemožné postaviť doma vyrobený výmenník tepla na vykurovanie vo vašej domácnosti tak, aby bol presne ako v továrni. Preto musíte zvoliť jednoduchšiu možnosť.
Systémové zariadenie
Princíp fungovania domáceho výmenníka tepla spočíva v tom, že kachle naň prenášajú energiu zo spaľovania palivového dreva alebo uhlia a ohrievaná voda sa potrubím rozdeľuje do všetkých miestností. Tento spôsob vykurovania umožňuje obyvateľom domu rovnomernú distribúciu tepla.Okrem toho sa všetky miestnosti zohrievajú oveľa rýchlejšie a znižujú sa náklady na palivo.
Existujú dva spôsoby, ako zlepšiť kúrenie kachlí v súkromnom dome:
- postaviť pec od nuly pre špecifickú veľkosť výmenníka tepla;
- inštalovať domáci výmenník tepla vyrobený do veľkosti pece do existujúcej pece.
Po výmene tepla na vykurovanie vlastnými rukami si môže byť majiteľ domu istý, že jeho kachle s vodným okruhom nebudú horšie ako skutočný kotol na tuhé palivo. Jediný rozdiel je v tom, že v kachliach bude umiestnenie prívodu výmenníka tepla o niečo vyššie nad podlahou ako v závodných kotloch. Toto je pomerne významný rozdiel, ktorý môže ovplyvniť rýchlosť prirodzeného obehu chladiva.
Pripojenie výmenníka tepla k vykurovaciemu systému sa musí vykonať tak, aby sacie potrubie na prívod studenej vody (spiatočka) nachádzalo čo najnižšie.
Rovnako ako v prípade konvenčného vykurovacieho systému, aj v hornej časti potrubí musí byť nainštalovaná expanzná nádrž. Kompenzuje zmenu objemu zohriatej vody a uvoľní vzduchové bubliny zo systému. Ak na vykurovanie veľkej chaty nestačí vykurovanie pomocou tepelného výmenníka s prirodzenou cirkuláciou, budete musieť do systému nainštalovať obehové čerpadlo.
Na pripojenie domáceho výmenníka tepla na vykurovanie sa používajú 2 armatúry: jedna zdola (prívod studenej vody) a druhá zhora (horúci výstup). Pri inštalácii výmenníka tepla je potrebné zabezpečiť potrebný sklon potrubí, ako to vyžaduje schéma.
Výhody ohrevu pomocou výmenníka tepla
Ak viete, prečo potrebujete výmenník tepla vo vykurovacom systéme, môžete si všimnúť niekoľko zrejmých výhod:
- Jednoduchá výroba. Ak už v dome existuje pec, budete musieť minúť iba na výrobu domáceho výmenníka tepla a inštaláciu vykurovacieho systému.
- Kombinované kúrenie. Okrem vyhrievania domu z povrchu kachlí sa pridá systém ohrevu vody.
- Rôzne palivá. Na rozdiel od kotlov, ktoré sa zameriavajú iba na konkrétny druh paliva, môžete pec vyhriať ľubovoľnou pevnou energiou.
- Krásny vzhľad. Pri vytváraní interiéru v národnom štýle môže byť užitočné zachovať tradičný vzhľad ruských kachlí.
Medzi nevýhody ohrevu pomocou výmenníka tepla patria: menšia vysoká účinnosť v porovnaní s výrobnými bojlermi a nedostatok automatickej kontroly intenzity ohrevu chladiacej kvapaliny.
Ako vyrobiť domáci výmenník tepla
Tvar výmenníka tepla pre nezávislé vykurovanie sa môže líšiť. Najbežnejšou možnosťou je register niekoľkých oceľových alebo medených rúr, ale používajú sa aj vzorky doskového typu.
Teplota v spaľovacej zóne je veľmi vysoká, najmä pri spaľovaní uhlia. Preto sú na kov, z ktorého budú vyrobené prvky výmenníka tepla, racionálnosť jeho konštrukcie a kvalita zvarov, kladené zvýšené požiadavky.
Materiály na výrobu
Úlohou vodných výmenníkov tepla na vykurovanie je zabezpečiť optimálny prenos tepla a pri tomto procese je dôležitá miera tepelnej vodivosti kovov. Napríklad oceľové potrubie vedie teplo 7 krát slabšie ako medené potrubie. Preto, s rovnakým priemerom rúry, na prenos rovnakého množstva tepla budete potrebovať 25 metrov oceľovej rúry namiesto 3,5 m medi.
Medené výmenníky tepla sú pri prevádzke najúspornejšie, ale tiež drahé. Výmenníky tepla vyrobené z oceľových rúr s priemerom najmenej 32 mm sa považujú za prístupnejšie pre nezávislú výrobu.
Ak sa má pec vyhrievať uhlím, je lepšie nainštalovať liatinový výmenník tepla. Tento kov je silnejší a steny zariadenia nebudú horieť dlho.
Výpočet výkonu výmenníka tepla
Je dosť ťažké vopred vypočítať kapacitu výmenníka tepla pre vykurovací systém. Aby ste to dosiahli, musíte vziať do úvahy príliš veľa faktorov: priemer potrubia, dĺžka zvitku, tepelná vodivosť kovu, teplota spaľovania paliva, rýchlosť cirkulácie chladiva atď. Skutočná schopnosť výmenníka tepla vyrovnať sa s jeho funkciami bude zistená až po spustení vykurovacieho systému.
Vo výpočtoch je možné orientovať, že 1 meter rúrky s priemerom 50 mm, ktorý slúži ako výmenník tepla, poskytne 1 kW tepelnej energie.
Môžete si napríklad vziať akýkoľvek známy model kotla av súlade s jeho parametrami si vyrobiť vlastný domáci výmenník tepla.
Dizajnové prvky
Výmenník tepla na ohrev vody v domácnosti, privarený z hladkých rúr, sa nazýva register. Vyzerá to ako druh „mriežky“ a toto je najobľúbenejšia forma domáceho výmenníka tepla. Okrem tejto konštrukcie tiež uľahčujú zariadenie vo forme pravouhlej alebo valcovitej nádrže. Hlavná vec je, že plocha na výmenu tepla je čo najväčšia.
Pri výmene tepla vlastnými rukami je potrebné dodržiavať niekoľko podmienok:
- šírka vnútorných dutín vo výmenníku tepla musí byť najmenej 5 mm, v opačnom prípade sa voda v ňom môže uvariť;
- hrúbka steny potrubia by mala byť najmenej 3 mm, aby kov nehorel;
- medzera 10 - 15 mm medzi výmenníkom tepla a stenami pece by mala kompenzovať expanziu kovu počas zahrievania.
Montážne vlastnosti
Najjednoduchším spôsobom je nainštalovať výmenník tepla súčasne s konštrukciou pece. Ak ju inštalujete do starej rúry, budete musieť rozobrať časť jej tehly.
postup:
- Rúrkový výmenník tepla je inštalovaný priamo na pripravený základ pece priamo do dutiny pece.
- S ďalším kladením radov tehál ponechávajú priestor pre vstupné a výstupné rúrky zariadenia.
- Po dokončení muriva sa výmenník tepla pripojí k vykurovaciemu systému, systém sa naplní vodou a vytvorí sa skúšobná pec.
Video materiál ponúka zoznámenie sa s užitočnými tipmi na vlastnú výrobu výmenníka tepla:
Zatiaľ sme hovorili iba o výmenníkoch tepla v systéme na ohrev vody. Venujme pozornosť iným oblastiam ich aplikácie.
Kúrenie vzduchom
Ak charakterizujete systém ohrevu vzduchu, môžeme povedať, že má viac mínusov ako plusy. Výmenníky tepla vzduchu na vykurovanie nie sú v súkromnom sektore bývania bežné, zatiaľ sa nezoznámili.
Výhodou tohto systému je možnosť kombinovať vykurovanie s núteným vetraním. Možné chyby v jeho návrhu a inštalácii však môžu minimalizovať prínosy. V kanáloch je počuť hluk ventilátora a v miestnostiach je cítiť nerovnováha teploty.
Výmenníky tepla na ohrev vzduchu existujú priame aj nepriame. V prvom z nich horí plyn alebo motorová nafta priamo v samotnom výmenníku tepla. Ostatné modely používajú stredné chladivo.
Komínový výmenník tepla
V chalupách a kúpeľoch „remeselníkov“ môžete vidieť komín malej pece namontovaný na domácom výmenníku vody alebo vzduchu. Ukazuje sa, že je veľmi ziskový: teplo sa neodstráni s dymom a jeho časť slúži na ohrev vody.
Inštaláciou výmenníka tepla do komína na vykurovanie získate pomerne veľké množstvo teplej vody. To samozrejme nestačí na zahriatie celého domu, ale na umiestnenie jedného alebo dvoch radiátorov do šatne.Je možné použiť výmenník tepla pre komín na vykurovanie aj na rýchle ohrev vody v kúpeľoch.
Výroba takéhoto zariadenia môže byť veľmi jednoduchá. Na základe toho môžete zobrať segment veľkej rúry s priemerom 500 - 700 mm alebo zvárať nádrž z nehrdzavejúcej ocele. V strede konštrukcie bude zvislá rúrka zodpovedajúca priemeru komína a dve rúrky by mali byť zvarené na vrchu a spodku.
Produkty spaľovania opúšťajúce pec sa rýchlo ochladzujú, keď dostanú svoju teplotu do výmenníka tepla. Z tohto dôvodu klesá ťah v komíne a spaľovanie paliva sa trochu spomaľuje.
Vytvorenie výmenníka tepla na vykurovanie vlastnými rukami môže byť spôsob, ako zariadiť plnohodnotné ohrev vody v dome bez získania drahého zariadenia.
