Yếu tố chính của bất kỳ hệ thống sưởi ấm nào là một thiết bị đặc biệt - bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm một ngôi nhà, trong đó nhiệt được truyền từ một máy phát nhiệt sang một chất mang nhiệt. Một số lượng lớn nồi hơi sưởi ấm khác nhau được trình bày trên thị trường hiện đại, nhưng tất cả sự đa dạng của chúng không giới hạn trí tưởng tượng của các thợ thủ công gia đình về việc sản xuất độc lập các thiết bị đó. Trong bài viết của chúng tôi, độc giả sẽ được yêu cầu tìm hiểu lý do tại sao cần có một bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống sưởi ấm, làm thế nào để chế tạo nó bằng tay của chính bạn và làm thế nào để kết nối nó.
Chức năng trao đổi nhiệt trong hệ thống sưởi ấm
Trong các hệ thống sưởi ấm không khí gia đình, các bộ trao đổi nhiệt bề mặt của hệ thống sưởi ấm thường được sử dụng nhất, trong đó năng lượng nhiệt được truyền qua các bề mặt của các bức tường kim loại của thiết bị này.
Nguyên lý làm nóng thông qua bộ trao đổi nhiệt được thực hiện đầy đủ nhất trong thiết kế nồi hơi gas, nhiên liệu rắn hoặc điện. Nước lưu thông qua các ống cong dưới dạng một cuộn dây được lắp đặt bên trong bộ phận gia nhiệt và được làm nóng bằng nhiệt độ của nhiên liệu đang cháy. Chất làm mát được làm nóng đi vào đường ống của hệ thống sưởi, và nó được thay thế bằng nước làm mát từ bộ tản nhiệt trong bộ trao đổi nhiệt.
Cho đến bây giờ, trong nhiều ngôi nhà riêng lẻ, bếp vẫn là nguồn nhiệt truyền thống. Nó là tốt để sưởi ấm một túp lều nhỏ, tuy nhiên, trong một ngôi nhà nhiều phòng, khả năng nhiệt của nó là không đủ. Do đó, trong một ngôi nhà riêng, cần có một bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống sưởi ấm để biến bếp thành lò hơi nước nóng đầy đủ. Kích thước và hình dạng của một bộ trao đổi nhiệt tự chế để sưởi ấm phải phù hợp với kích thước của buồng nhiên liệu của lò. Ống và bộ tản nhiệt có thể được kết nối với thiết bị này, và sau đó sưởi ấm ngôi nhà sẽ trở nên hiệu quả hơn.
Các loại trao đổi nhiệt
Nhiều trao đổi nhiệt nước thực tế để sưởi ấm. Điều này là do nước truyền năng lượng nhiệt tốt hơn nhiều so với không khí. Tuy nhiên, một bộ trao đổi nhiệt không khí để sưởi ấm cũng tìm thấy ứng dụng. Ngoài nước và không khí, một bộ trao đổi nhiệt ống khói cũng được sử dụng để sưởi ấm, được lắp đặt không bên trong mà bên ngoài.
Tất cả các thiết bị sưởi ấm công nghiệp đều được trang bị bộ trao đổi nhiệt, thiết kế được điều chỉnh tối đa để làm nóng nước hiệu quả.
Trong nhà máy, bộ trao đổi nhiệt được làm bằng đồng. Các đường ống là một cuộn dây, trên các khúc cua có nhiều tấm, cung cấp một diện tích truyền nhiệt lớn.
Nó gần như không thể xây dựng một bộ trao đổi nhiệt tự chế để sưởi ấm tại nhà để nó giống hệt như nhà máy. Do đó, bạn phải chọn một lựa chọn dễ dàng hơn.
Thiết bị hệ thống
Nguyên lý hoạt động của bộ trao đổi nhiệt tự chế là bếp chuyển năng lượng cho nó từ quá trình đốt củi hoặc than, và nước nóng chuyển qua ống dẫn đến tất cả các phòng. Phương pháp sưởi ấm này cho phép cư dân của ngôi nhà tận hưởng sự phân phối nhiệt đều.Ngoài ra, tất cả các phòng ấm lên nhanh hơn nhiều, và chi phí nhiên liệu giảm.
Có hai cách để cải thiện việc sưởi ấm bếp của một ngôi nhà riêng:
- xây dựng lò từ đầu cho một kích thước trao đổi nhiệt cụ thể;
- lắp đặt một bộ trao đổi nhiệt tự chế tạo theo kích cỡ của lò vào lò hiện có.
Bằng cách chế tạo bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm bằng tay của chính bạn, chủ nhà có thể chắc chắn rằng bếp của mình có mạch nước sẽ hoạt động không thua kém gì nồi hơi nhiên liệu rắn thực sự. Sự khác biệt duy nhất là trong bếp, vị trí đầu vào của bộ trao đổi nhiệt sẽ cao hơn sàn nhà một chút so với nồi hơi nhà máy. Đây là một sự khác biệt khá đáng kể, có thể ảnh hưởng đến tốc độ lưu thông tự nhiên của chất làm mát.
Việc kết nối bộ trao đổi nhiệt với hệ thống sưởi ấm phải được thực hiện sao cho ống dẫn nước lạnh (trở lại) được đặt ở mức thấp nhất có thể.
Giống như trong một hệ thống sưởi ấm thông thường, một bể mở rộng phải được lắp đặt ở đầu các đường ống. Nó sẽ bù đắp cho sự thay đổi thể tích nước nóng và giải phóng bọt khí khỏi hệ thống. Nếu sưởi ấm thông qua một bộ trao đổi nhiệt với lưu thông tự nhiên không đủ để làm nóng một ngôi nhà lớn, bạn sẽ phải lắp đặt một máy bơm tuần hoàn trong hệ thống.
Để kết nối bộ trao đổi nhiệt tự chế để sưởi ấm, 2 phụ kiện được sử dụng: một từ dưới đáy (đầu vào nước lạnh) và một từ đầu trên (đầu ra nóng). Khi lắp đặt bộ trao đổi nhiệt, cần phải cung cấp độ dốc cần thiết của đường ống, theo yêu cầu của sơ đồ.
Ưu điểm của hệ thống sưởi với bộ trao đổi nhiệt
Nếu bạn hiểu lý do tại sao bạn cần một bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống sưởi ấm, bạn có thể nhận thấy một số lợi thế rõ ràng:
- Dễ sản xuất. Nếu một lò đã tồn tại trong nhà, thì bạn sẽ chỉ phải chi cho việc chế tạo một bộ trao đổi nhiệt tự chế và lắp đặt hệ thống sưởi ấm.
- Hệ thống sưởi kết hợp. Ngoài việc sưởi ấm ngôi nhà từ bề mặt của bếp, một hệ thống sưởi ấm nước sẽ được thêm vào.
- Một loạt các nhiên liệu. Bạn có thể làm nóng lò với bất kỳ năng lượng rắn nào, không giống như nồi hơi chỉ tập trung vào một loại nhiên liệu cụ thể.
- Ngoại hình đẹp. Giữ gìn vẻ truyền thống của bếp lò Nga có thể hữu ích khi tạo ra một nội thất theo phong cách quốc gia.
Trong số các nhược điểm của sưởi ấm thông qua bộ trao đổi nhiệt là: hiệu suất thấp hơn so với nồi hơi nhà máy và thiếu kiểm soát tự động đối với cường độ làm nóng của chất làm mát.
Cách làm bộ trao đổi nhiệt tự chế
Hình dạng của một bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm tự tạo có thể khác nhau. Tùy chọn phổ biến nhất là một thanh ghi của một số ống thép hoặc đồng, nhưng các mẫu loại tấm cũng được sử dụng.
Nhiệt độ trong vùng đốt rất cao, đặc biệt là khi than đang cháy. Do đó, nhu cầu gia tăng được đặt trên kim loại từ đó các yếu tố của bộ trao đổi nhiệt sẽ được thực hiện, tính hợp lý trong thiết kế của nó và chất lượng của các mối hàn.
Nguyên liệu sản xuất
Nhiệm vụ của bộ trao đổi nhiệt nước để sưởi ấm là đảm bảo truyền nhiệt tối ưu, và mức độ dẫn nhiệt của kim loại rất quan trọng trong quá trình này. Ví dụ, một ống thép dẫn nhiệt yếu hơn 7 lần so với ống đồng. Do đó, với cùng đường kính của đường ống, để truyền cùng một lượng nhiệt, bạn sẽ cần 25 mét ống thép thay vì 3,5 mét đồng.
Bộ trao đổi nhiệt đồng là kinh tế nhất trong hoạt động, nhưng cũng đắt tiền. Bộ trao đổi nhiệt làm bằng ống thép có đường kính ít nhất 32 mm được coi là dễ tiếp cận hơn cho sản xuất độc lập.
Nếu nó được cho là làm nóng lò bằng than, tốt hơn là cài đặt một bộ trao đổi nhiệt gang. Kim loại này mạnh hơn và các bức tường của thiết bị sẽ không bị cháy trong một thời gian dài.
Tính toán công suất trao đổi nhiệt
Rất khó để tính toán công suất trao đổi nhiệt cho một hệ thống sưởi ấm trước. Để làm điều này, người ta phải tính đến quá nhiều yếu tố: đường kính ống, chiều dài cuộn dây, độ dẫn nhiệt kim loại, nhiệt độ đốt cháy nhiên liệu, tốc độ lưu thông chất làm mát, v.v.
Trong các tính toán, có thể định hướng rằng 1 mét đường ống có đường kính 50 mm đóng vai trò là bộ trao đổi nhiệt sẽ cung cấp cho 1 kW nhiệt điện.
Ví dụ, bạn có thể lấy bất kỳ mô hình đã biết nào của nồi hơi và, theo các thông số của nó, tạo ra bộ trao đổi nhiệt tự chế tạo tại nhà.
Đặc điểm thiết kế
Một bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm nước tại nhà, được hàn từ các ống có thành trơn, được gọi là một thanh ghi. Nó trông giống như một loại "mạng tinh thể", và đây là hình thức phổ biến nhất của bộ trao đổi nhiệt tự chế. Ngoài thiết kế này, họ cũng chế tạo các thiết bị đơn giản hơn dưới dạng bể hình chữ nhật hoặc hình trụ. Điều chính là diện tích bề mặt để trao đổi nhiệt càng lớn càng tốt.
Khi thực hiện một bộ trao đổi nhiệt bằng tay của chính bạn, một số điều kiện phải được quan sát:
- chiều rộng của các lỗ rỗng bên trong bộ trao đổi nhiệt phải ít nhất là 5 mm, nếu không nước trong nó có thể sôi;
- độ dày thành ống phải ít nhất là 3 mm để kim loại không bị cháy;
- khoảng cách 10 trục15 mm giữa bộ trao đổi nhiệt và thành của lò sẽ bù cho sự giãn nở của kim loại trong quá trình gia nhiệt.
Tính năng lắp
Cách dễ nhất là cài đặt một bộ trao đổi nhiệt đồng thời với việc xây dựng lò. Nếu bạn cài đặt nó trong một lò cũ, bạn sẽ phải tháo rời một phần của công trình gạch của nó.
Thủ tục:
- Một bộ trao đổi nhiệt hình ống được lắp đặt trực tiếp trên nền móng đã chuẩn bị của lò trực tiếp vào khoang lò.
- Với việc đặt thêm các hàng gạch, chúng chừa chỗ cho các ống đầu vào và đầu ra của thiết bị.
- Sau khi xây xong, bộ trao đổi nhiệt được kết nối với hệ thống sưởi ấm, hệ thống được đổ đầy nước và một lò thử nghiệm của lò được sản xuất.
Các tài liệu video cung cấp để làm quen với các mẹo hữu ích về tự sản xuất một bộ trao đổi nhiệt:
Cho đến nay, chúng ta chỉ nói về các bộ trao đổi nhiệt trong một hệ thống sưởi ấm nước. Hãy chú ý đến các lĩnh vực khác trong ứng dụng của họ.
Hệ thống sưởi không khí
Nếu bạn mô tả hệ thống sưởi ấm không khí, chúng ta có thể nói rằng nó có nhiều điểm trừ hơn là điểm cộng. Bộ trao đổi nhiệt không khí để sưởi ấm không phổ biến trong khu vực dân cư tư nhân, chúng chưa trở nên quen thuộc.
Ưu điểm của hệ thống này là khả năng kết hợp sưởi ấm với thông gió cưỡng bức. Tuy nhiên, các lỗi có thể xảy ra trong thiết kế và cài đặt của nó có thể giảm thiểu các lợi ích. Tiếng ồn của quạt được nghe thấy trong các ống dẫn, và sự mất cân bằng nhiệt độ được cảm nhận trong các phòng.
Trao đổi nhiệt để sưởi ấm không khí tồn tại sưởi ấm trực tiếp cũng như gián tiếp. Đầu tiên, nhiên liệu khí hoặc diesel đốt cháy trực tiếp trong chính bộ trao đổi nhiệt. Các mô hình khác sử dụng chất làm mát trung gian.
Trao đổi nhiệt ống khói
Trong các khu nhà và nhà tắm của "thợ thủ công", bạn có thể thấy một bộ trao đổi nhiệt nước hoặc không khí tự chế được gắn trên ống khói của một bếp nhỏ. Hóa ra rất có lợi: sức nóng không biến mất cùng với khói và một phần của nó dùng để làm nóng nước.
Bằng cách cài đặt một bộ trao đổi nhiệt trong ống khói để sưởi ấm, bạn có thể nhận được một lượng nước nóng khá lớn. Tất nhiên, điều này không đủ để sưởi ấm toàn bộ ngôi nhà, nhưng đủ để đặt một hoặc hai bộ tản nhiệt trong phòng thay đồ.Có thể sử dụng bộ trao đổi nhiệt cho ống khói để sưởi ấm và làm nóng nước nhanh trong nhà tắm.
Một thiết bị như vậy có thể rất đơn giản để sản xuất. Để làm cơ sở, bạn có thể lấy một đoạn ống lớn có đường kính 500-700 mm, hoặc hàn một chiếc xe tăng từ thép không gỉ. Một ống thẳng đứng tương ứng với đường kính của ống khói sẽ đi qua ở trung tâm của cấu trúc, và hai ống phải được hàn ở trên và dưới.
Đưa nhiệt độ của nó vào bộ trao đổi nhiệt, các sản phẩm đốt ra khỏi lò nhanh chóng hạ nhiệt. Bởi vì điều này, dự thảo trong ống khói giảm và đốt cháy nhiên liệu chậm lại phần nào.
Làm một bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm bằng tay của chính bạn có thể là một cách để sắp xếp hệ thống sưởi ấm nước đầy đủ trong nhà mà không cần mua thiết bị đắt tiền.
