Ako zvárať výmenník tepla na vykurovanie. Urob si svojpomocne výmenníky tepla pre pece s vodným okruhom

Žiadny domáci vykurovací systém nemožno organizovať bez použitia špeciálneho zariadenia - výmenníka tepla, v ktorom sa teplo prenáša zo zdroja do chladiacej kvapaliny. Veľký počet rôzne druhy podobné výrobky, ako aj možnosti organizácie procesu výmeny tepla, neobmedzujú schopnosť niektorých domácich remeselníkov samostatne vyrábať výmenníky tepla a používať ich vo svojich domácnostiach.

môže slúžiť ako zdroj tepla rôzne prostredia- plyny, kvapaliny a para. Hlavnou úlohou zariadenia je zabezpečiť optimálny prenos tela zo zdroja do chladiacej kvapaliny. V tomto procese zohráva osobitnú úlohu taká vlastnosť materiálov, ako je tepelná vodivosť. Rôzne látky, pričom ostatné veci sú rovnaké, majú rôznu schopnosť prenášať teplo. V tomto ohľade môže mať každý materiál určité obmedzenia na použitie pri nezávislej výrobe zariadení na výmenu tepla.

Čiže kov-plast resp plastové potrubie majú dvestokrát menšiu tepelnú vodivosť ako oceľ, ktorá zase vedie 7,5-krát menej tepla ako meď. To výrazne ovplyvňuje ako činnosť samotného výmenníka tepla, tak aj jeho rozmery. Pri rovnakom priemere a množstve preneseného tepla bude potrebných asi 3,5 metra medených alebo 25 oceľových alebo 4000 kovoplastových rúrok.

navyše charakteristický znak meď je jej vysoká ťažnosť, ktorá umožňuje získať skrútenú špirálu z potrubia a výrazne znížiť priestor, ktorý zaberá.

Použitie takýchto špirálových štruktúr môže výrazne minimalizovať veľkosť zariadenia a zároveň maximalizovať ich výkon.

Pri navrhovaní a stavbe zariadenia vlastnými rukami sa často používa kontajner rôznych objemov, v ktorom je inštalovaná cievka a upevnená z rúrok vyrobených z jedného alebo druhého materiálu. Pomocou rôznych technológií sa chladiaca kvapalina môže pohybovať ako vo vnútri rúrok, tak aj v nádrži, to znamená v medzikruží. Tento alebo ten princíp fungovania zariadenia závisí od zdrojov tepla. Navyše, domáci výmenník tepla môže vykonávať nielen funkciu ohrievača, ale aj chladničky.

Najčastejšie sa zariadenie používa ako ohrievač. Napríklad v osobnej alebo letnej chate je často potrebné získať ohriatu vodu používanú na zalievanie rastlín alebo organizáciu práce. letná sprcha. Zároveň chcem zorganizovať proces s minimálnymi finančnými nákladmi. Jedným z najlepších zdrojov tepla v teplom období môže byť slnečná energia. Na jeho použitie stačí vyrobiť drevený štít veľká veľkosť, natrite ho tmavou farbou a na jeho povrch pripevnite niekoľko závitov gumových, plastových alebo kovových rúrok napojených na vodovodný systém.

Umiestnením základne konštrukcie pod uhlom k povrchu Zeme a jej orientáciou pracovnou rovinou smerom k slnku môžete získať požadované množstvo ohriata voda. Namiesto zakúpených trubíc je možné použiť ako potrubie pre podomácky vyrobený solárny výmenník nádrží vyrobených z použitých plastové fľaše tak, že z nich odrežeme spodok a spojíme ich navzájom.

Najbežnejším použitím výmenníkov tepla je organizácia systému ohrevu vody v dome. Použitím rôzne zdroje získavaním tepelnej energie sa prenáša do chladiva pohybujúceho sa pod tlakom potrubím. Na tomto princípe je založená prevádzka rôznych vykurovacích kotlov využívajúcich energiu spaľovania. tuhé palivo, zemný plyn alebo rôzne druhy ropných produktov. Čitateľom dávame do pozornosti jednu z možností organizácie vykurovacieho systému pomocou potrubného výmenníka tepla vyrobeného ručne z oceľovej rúry vhodného priemeru.

Domáci výmenník tepla pre pec

Ako zdroj tepla sa používa malá pec s ohniskom, v tesnej blízkosti ktorej je oceľ rúrková konštrukcia, zvárané z dielov dostatočného množstva veľký priemer. Je to spôsobené veľkým množstvom tepelnej energie prijatej počas prevádzky pece a potrebou čo najrýchlejšie ju preniesť do chladiacej kvapaliny.

Po vytvorení základu pece sa rúrkový prvok zariadenia na výmenu tepla inštaluje priamo do dutiny pece a počas procesu murovania sa pripevní rúrkový prvok zariadenia na výmenu tepla. Vstupné a výstupné potrubie je vybavené závitom pre montáž zariadenia do systému tepelných trubíc. V budúcnosti, pri postupnom kladení radov tehál, je potrebné neustále monitorovať polohu prvku výmenníka tepla.

Po dokončení výroby pece je potrebné k vykurovaciemu systému pripojiť domáci výmenník tepla, naplniť ho vodou a zapáliť pec. V dôsledku vysokých teplôt v spaľovacej zóne, špeciálne požiadavky na výrobu ako na kvalitu zvarov, tak aj na materiál, z ktorého sú vyrobené kovové rúry zariadení.

Bez ohľadu na to, ako domáci výmenník tepla funguje, jedným z hlavných problémov, ktoré výrazne ovplyvňujú ich prevádzku, je korózia materiálu používaného na výrobu rúr. Spravidla všetko kovové materiály mať dosť nízky odpor zničenie pôsobením aktívnych médií. V tomto ohľade je potrebné chrániť časti výmenníka tepla zvnútra. Samozrejme, je možné použiť syntetické materiály, ale ako je uvedené vyššie, ich tepelná vodivosť je veľmi ďaleko od ideálu. Jedným z pravdepodobnostných riešení tohto problému môže byť použitie hliníka, ktorý je relatívne odolný voči korózii, ako materiálu pre rúry. Jeho jediným obmedzením je úroveň vnútorného tlaku systému. Optimálny materiál sú oceľové alebo medené rúry s vnútorným nástrekom rôznych kovov, ktoré výrazne zvyšujú ich odolnosť.

Vážení čitatelia, komentujte článok, pýtajte sa, prihláste sa na odber nových publikácií - zaujíma nás váš názor :)

Nie vždy a nie všade je vhodné splyňovať dom, pozemok, kúpeľný dom a iné objekty. V niektorých prípadoch je to jednoducho nemožné, niekedy drahé. Len potreba tepla a teplej vody nikde nezmizne. Podmienky preto niekedy diktujú alternatívne riešenia plynu na zabezpečenie tepla v domácnosti.

Čo je výmenník tepla pece

Na predaj je veľa generátorov tepla a tiež veľa palív pre ne. Kúrenie v kachliach stále zostáva jednou z najobľúbenejších a cenovo dostupných alternatív splyňovania. Ale aj keď je v dosahu miesta plyn, nie je vždy racionálne míňať peniaze na pripojenie, pretože priestory možno pravidelne využívať a za plyn sa musí okamžite zaplatiť pomerne veľká suma. Jedným slovom, kachle sú jednou z najdostupnejších možností, okrem toho umožňujú nielen vykurovať miestnosť lokálne, ale v prítomnosti výmenníka tepla vykonávať efektívne a rovnomerné vykurovanie miestnosti a navyše splniť požiadavky potreby obyvateľov v teplej vode.

Prevádzka výmenníka tepla je založená na vlastnostiach kvapaliny expandovať pri zahrievaní. Princíp je mimoriadne jednoduchý, ako jednoduchý a schému zapojenia zariadení. Pec ohrieva špirálu, ktorá je spojená s nádržou s nosičom tepla a vykurovacími radiátormi. Ako chladivo najčastejšie pôsobia nemrznúce zmesi, nemrznúce kvapaliny a menej často voda. Pri ohrievaní pece teda ohrievame vodu v špirálovom výmenníku tepla, odtiaľ voda vstupuje do vykurovacieho okruhu a potom, po odovzdaní tepla do miestnosti, prechádza do expanznej nádrže, z ktorej opäť vstupuje. výmenník tepla pece.

Typy výmenníkov tepla

Konštrukčne môže byť výmenník tepla vyrobený v dvoch verziách:

1. Vonkajší výmenník tepla.

Vonkajší výmenník tepla prijíma teplo z konštrukcie komína. Nachádza sa priamo v časti komína a ohrieva sa z plynov uvoľnených pri spaľovaní. Externé výmenníky tepla sa veľmi ľahko obsluhujú, prakticky nevyžadujú dodatočné vybavenie a pri čistení alebo oprave sa dajú ľahko demontovať, obnoviť a vrátiť na miesto bez konštrukčných zmien zariadenia pece.

Integrovaný výmenník tepla je umiestnený priamo nad spaľovacou komorou a je konštrukčne jednoduchší ako externé zariadenie. Inštalácia je pomerne jednoduchá, iba počas prevádzky môže vyžadovať opravu alebo rozchodník z vodného kameňa a bude dosť ťažké sa k nemu dostať. V zásade to do značnej miery závisí od konštrukcie samotnej pece, ale nech sa dá povedať čokoľvek, vstavaný výmenník tepla sa opravuje ťažšie ako vonkajší, hoci je konštrukčne jednoduchší.

Krbové kachle s výmenníkom tepla

Takéto konštrukcie spravidla nezabezpečujú ohrev vody, takže hydraulický okruh zostáva uzavretý. Tieto návrhy sa nazývajú neprchavé. Expanzná nádoba je namontovaná priamo v telese a konštrukčne je vyrobená na princípe akéhokoľvek vykurovacieho kotla. Nosičom tepla v takýchto krbových kachliach je nielen voda, ale aj nemrznúce nemrznúce kvapaliny.

Štruktúra takéhoto multifunkčného krbu zahŕňa:

• nádrž s nosičom tepla umiestnená nad ohniskom krbových kachlí;
• hydraulický systém, cez ktorý cirkuluje chladiaca kvapalina;
• vykurovací radiátor alebo iné vykurovacie zariadenia rozmiestnené po celej miestnosti.

Pre saunová pec s výmenníkom tepla je typické nielen jeho využitie na vykurovanie priestorov, ale aj na ohrev vody. Rovnakým princípom je možné zostaviť výmenník tepla pre kachle vlastnými rukami pre letné sídlo, malú chatu. Konštrukcia nebude ťahať vykurovanie a zásobovanie teplou vodou veľký dom, a na kúpeľ a letné sídlo - tak akurát.

Rúra s výmenníkom tepla je tiež celkom jednoduchá. Samotný výmenník tepla vo forme špirály je umiestnený priamo v peci pece. Na vstupe do výmenníka tepla musí byť nainštalovaný ventil na vypustenie vody zo systému. Oddelene od pece je inštalovaná expanzná nádrž, ktorá komunikuje s výmenníkom tepla palcovými rúrkami. Expanzná nádoba má samostatný vývod teplej vody, ktorý je možné uzavrieť kohútikom. Takto je možné vypustiť vodu do sprchy na kúpeľ alebo do okruhu teplej vody pre letné sídlo. A ak to rozmery a objemy pece a nádrže umožňujú, potom je možné kombinovať ohrev vody na vykurovanie a ohrev vody na výber.

Materiály a konštrukcie výmenníka tepla

Konštrukčných riešení výmenníkov tepla môže byť veľa. Všetko závisí od toho, aký materiál a aké potrubia sú po ruke, aké možnosti existujú na výrobu zariadenia. Môžete si vziať akékoľvek hotová konštrukcia a namontovať ho do pece, takže, samozrejme, najjednoduchší spôsob. Vhodné na toto:

• vykurovacie radiátory;
• zberatelia;
• automobilové radiátory;
• staré oceľové vyhrievané vešiaky na uteráky;
• kovové nádrže rôznych prevedení.

Zoznam môže byť dlhý. Stačí zájsť do stodoly a hľadať niečo vhodné, alebo len kúpiť starý zberač či batériu.

Jediným obmedzením bude iba úsek potrubia. Musí byť aspoň jeden palec, inak dôjde k pomalému obehu a v dôsledku toho k zníženiu účinnosti. Nebude ťažké zostaviť výmenník tepla pre pec vlastnými rukami a jeho účinok vás prinúti premýšľať o tom, či je vôbec potrebné splyňovanie prímestská oblasť alebo kúpele.

Hlavným prvkom ktoréhokoľvek z vykurovacích systémov je špeciálne zariadenie - výmenník tepla na vykurovanie domu, v ktorom sa teplo prenáša z generátora tepla do chladiacej kvapaliny. Na moderný trh je prezentované veľké množstvo rôznych vykurovacích kotlov, ale všetka ich rozmanitosť neobmedzuje predstavivosť domácich remeselníkov z hľadiska vlastnej výroby podobné zariadenia. V našom článku budú čitatelia požiadaní, aby zistili, prečo je potrebný výmenník tepla vo vykurovacom systéme, ako to urobiť sami a ako ho pripojiť.

Funkcia výmenníka tepla vo vykurovacom systéme

V systémoch ohrevu vzduchu v domácnostiach sa najčastejšie používajú výmenníky tepla systému plošného vykurovania, kde sa tepelná energia prenáša cez povrchy kovových stien zariadenia.

Princíp vykurovania cez výmenník tepla sa najplnšie uplatňuje pri projektovaní kotlov na plyn, tuhé palivo alebo elektrické kotly. Voda cirkuluje potrubím ohnutým vo forme špirály inštalovanej vo vykurovacej jednotke a ohrieva sa od teploty horiaceho paliva. Ohriata chladiaca kvapalina ide do potrubia vykurovací systém, a aby ju nahradil, ochladená voda z radiátorov vstupuje do výmenníka tepla.

Doteraz zostáva v mnohých individuálnych domoch kachle tradičným zdrojom tepla. Je to dobré na vykurovanie malej chaty, ale vo viacizbovej chate to tepelná energia nedostatočné. Preto je v súkromnom dome potrebný výmenník tepla vo vykurovacom systéme, aby sa kachle zmenili na plnohodnotný kotol na ohrev vody. Veľkosť a tvar podomácky vyrobeného výmenníka tepla na vykurovanie sa musí zmestiť do rozmerov palivovej komory pece. K tomuto zariadeniu je možné pripojiť potrubia a radiátory a potom bude vykurovanie domu efektívnejšie.

Typy výmenníkov tepla

Praktickejšie sú vodné výmenníky tepla na vykurovanie. Je to spôsobené tým, že voda oveľa lepšie prepúšťa termálna energia než vzduch. Zároveň nachádza uplatnenie aj vzduchový výmenník tepla na vykurovanie. Okrem vody a vzduchu sa na vykurovanie používa aj výmenník tepla na komíne, ktorý je inštalovaný nie vo vnútri, ale vonku.

Všetky vykurovacie zariadenia vyrábané priemyslom sú vybavené výmenníkmi tepla, ktorých konštrukcia je maximálne prispôsobená na efektívny ohrev vody.

V továrni sú výmenníky tepla vyrobené z medi. Potrubie je cievka, cez ktorej ohyby je veľa dosiek, ktoré poskytujú veľkú plochu výmeny tepla.

Postaviť si doma podomácky vyrobený výmenník tepla na vykurovanie tak, aby bol úplne ako z továrne, je takmer nemožné. Preto budete musieť zvoliť jednoduchšiu možnosť.

Systémové zariadenie

Princíp fungovania domáceho výmenníka tepla spočíva v tom, že kachle mu odovzdajú energiu zo spaľovania dreva alebo uhlia a ohriata voda cirkuluje potrubím do všetkých miestností. Tento spôsob vykurovania umožňuje obyvateľom domu užívať si rovnomerné rozloženie tepla. Okrem toho sa všetky miestnosti zohrejú oveľa rýchlejšie a znížia sa náklady na palivo.

Zlepšiť sa kúrenie sporákom súkromný dom dvoma spôsobmi:

• postaviť pec "od začiatku" pre konkrétnu veľkosť výmenníka tepla;
• nainštalujte do existujúcej pece podomácky vyrobený výmenník tepla vyrobený podľa veľkosti pece.

Vyrobením výmenníka tepla na vykurovanie vlastnými rukami si majiteľ domu môže byť istý, že jeho kachle s vodným okruhom nebudú fungovať horšie ako skutočný kotol na tuhé palivo. Jediný rozdiel bude v tom, že pri sporáku bude umiestnenie vstupu výmenníka tepla o niečo vyššie nad podlahou ako pri továrenských kotloch. Ide o pomerne významný rozdiel, ktorý môže ovplyvniť rýchlosť prirodzenej cirkulácie chladiacej kvapaliny.

Pripojenie výmenníka tepla k vykurovaciemu systému musí byť vykonané tak, aby prívodné potrubie studenej vody (spiatočka) bolo umiestnené čo najnižšie.

Rovnako ako v bežnom vykurovacom systéme musí byť v hornej časti potrubia inštalovaná expanzná nádrž. Vykompenzuje zmenu objemu ohriatej vody a uvoľní vzduchové bubliny zo systému. Ak vykurovanie cez výmenník tepla s prirodzenou cirkuláciou nestačí na vykurovanie veľkej chaty, bude potrebné do systému nainštalovať obehové čerpadlo.

Na pripojenie domáceho výmenníka tepla na vykurovanie slúžia 2 armatúry: jedna zospodu (prívod studenej vody), druhá zhora (výstup teplej vody). Pri inštalácii výmenníka tepla je potrebné zabezpečiť potrebný sklon potrubí, ako to vyžaduje schéma.

Výhody vykurovania s výmenníkom tepla

Ak pochopíte, prečo je vo vykurovacom systéme potrebný výmenník tepla, môžete si všimnúť niekoľko jasných výhod:

1. Jednoduchosť výroby . Ak už v dome existuje sporák, budete musieť minúť peniaze iba na výrobu domáceho výmenníka tepla a inštaláciu vykurovacieho systému.
2. Kombinované kúrenie. Okrem vykurovania domu z povrchu kachlí, vodný systém kúrenie.
3. Rozmanitosť palív. Pec je možné vykurovať akýmikoľvek pevnými nosičmi energie, na rozdiel od kotlov zameraných len na istý druh palivo.
4. Pekný vzhľad. Zachovanie tradičného vzhľadu ruských kachlí môže byť užitočné pri vytváraní interiéru v národnom štýle.

Medzi nevýhody vykurovania cez výmenník tepla patrí: nižšia účinnosť v porovnaní s továrenskými kotlami a nedostatok automatickej kontroly intenzity ohrevu chladiacej kvapaliny.

Ako si vyrobiť domáci výmenník tepla

Tvar výmenníka tepla na vykurovanie pre domácich majstrov môže byť odlišný. 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 sa kladú zvýšené požiadavky na kov, z ktorého budú vyrobené prvky výmenníka tepla, racionalitu jeho konštrukcie a kvalitu zvarov.

Materiály na výrobu

Úlohou vodných výmenníkov tepla na vykurovanie je zabezpečiť optimálny prenos tepla a pri tomto procese je dôležitý stupeň tepelnej vodivosti kovu. Napríklad oceľová rúra vedie teplo 7-krát menej ako medená rúra. Preto pri rovnakom priemere potrubia na prenos rovnakého množstva tepla bude potrebných 25 metrov oceľovej rúry namiesto 3,5 metra medi.

Medené výmenníky tepla sú najekonomickejšie na prevádzku, ale aj drahé. Výmenníky tepla vyrobené z oceľových rúr s priemerom najmenej 32 mm sa považujú za cenovo dostupnejšie pre vlastnú výrobu.

Ak sa má kachle ohrievať uhlím, je lepšie nainštalovať liatinový výmenník tepla. Tento kov je pevnejší a steny zariadenia sa dlho neprepália.

Výpočet výkonu výmenníka tepla

Je dosť ťažké vopred vypočítať výkon výmenníka tepla pre vykurovací systém. Aby sa to dosiahlo, je potrebné vziať do úvahy príliš veľa faktorov: priemer rúrok, dĺžku špirály, tepelnú vodivosť kovu, teplotu spaľovania paliva, rýchlosť cirkulácie chladiacej kvapaliny atď. schopnosť výmenníka tepla zvládnuť svoje funkcie sa prejaví až po spustení vykurovacieho systému.

Pri výpočte sa môžete riadiť tým, že 1 meter rúry s priemerom 50 mm, ktorá slúži ako výmenník tepla, dá 1 kW tepelného výkonu.

Môžete si vziať napríklad akýkoľvek známy model kotla a podľa jeho parametrov si vyrobiť vlastný domáci výmenník tepla.

Dizajnové prvky

Výmenník tepla na ohrev vody doma, zváraný z hladkých rúrok, sa nazýva register. Vyzerá to ako druh „mriežky“ a toto je najobľúbenejšia forma domáceho výmenníka tepla. Okrem tohto dizajnu vyrábajú ďalšie jednoduché zariadenia vo forme obdĺžnikovej alebo valcovej nádrže. Hlavná vec je, že plocha na výmenu tepla je čo najväčšia.

Pri výrobe výmenníka tepla vlastnými rukami je potrebné dodržať niekoľko podmienok:

• šírka vnútorných dutín vo výmenníku tepla musí byť najmenej 5 mm, inak môže voda v ňom vrieť;
• hrúbka steny rúrok musí byť aspoň 3 mm, aby sa kov neprepálil;
• medzera 10–15 mm medzi výmenníkom tepla a stenami pece by mala kompenzovať expanziu kovu počas ohrevu.

Vlastnosti montáže

Najjednoduchším spôsobom je inštalácia výmenníka tepla súčasne s konštrukciou pece. Ak ho nainštalujete do starej pece, budete musieť rozobrať časť jej muriva.

Postup:

1. Rúrkový výmenník tepla sa inštaluje priamo do dutiny pece na pripravený základ pece.
2. Pri ďalšom ukladaní radov tehál zostáva priestor pre vstupné a výstupné potrubia zariadenia.
3. Po dokončení uloženia pece sa výmenník tepla pripojí k vykurovaciemu systému, systém sa naplní vodou a zapáli sa skúšobná pec.

Video materiál vás pozýva na zoznámenie sa užitočné rady na vlastná výroba výmenník tepla:

Doteraz sme hovorili len o výmenníkoch tepla v systéme teplovodného vykurovania. Pozrime sa na ďalšie oblasti ich aplikácie.

ohrev vzduchu

Ak charakterizovať vzduchový systém kúrenie, môžeme povedať, že má viac mínusov ako plusov. Vzduchové výmenníky tepla na vykurovanie nie sú v súkromnom rezidenčnom sektore veľmi bežné, zatiaľ sa neudomácnili.

Výhodou tohto systému je možnosť kombinovať vykurovanie s nútené vetranie. ale možné chyby pri jeho návrhu a inštalácii môže znížiť výhody na minimum. Vo vzduchovom potrubí je počuť hluk ventilátora a v miestnostiach je teplotná nerovnováha.

Výmenníky tepla pre ohrev vzduchu existuje priame vykurovanie aj nepriame vykurovanie. V prvom z nich spaľuje plyn alebo nafta priamo v samotnom výmenníku tepla. Ostatné modely používajú medziľahlú chladiacu kvapalinu.

Komínový výmenník tepla

Na chatách a v kúpeľoch "remeselníkov" môžete vidieť domáci vodný alebo vzduchový výmenník tepla inštalovaný na komíne malej pece. Ukazuje sa to veľmi výnosné: teplo neodchádza s dymom a časť slúži na ohrev vody.

Inštaláciou výmenníka tepla na komín na vykurovanie môžete získať pomerne veľké množstvo teplej vody. Na vykúrenie celého domu to samozrejme nestačí, ale stačí dať do šatne jeden alebo dva radiátory. Výmenník tepla na komíne využijete ako na vykurovanie, tak aj na rýchly ohrev vody vo vani.

Výroba takéhoto zariadenia môže byť veľmi jednoduchá. Ako základ si môžete vziať kus veľkej rúry s priemerom 500–700 mm alebo zvariť nádrž z nehrdzavejúcej ocele. V strede konštrukcie bude vertikálna rúrka zodpovedajúca priemeru komína a dve rúrky musia byť zvarené zhora a zospodu.

Produkty spaľovania, ktoré opúšťajú pec, dávajú svoju teplotu výmenníku tepla a rýchlo sa ochladzujú. Z tohto dôvodu sa zníži ťah v komíne a spaľovanie paliva sa trochu spomalí.

Vytvorenie výmenníka tepla na vykurovanie vlastnými rukami môže byť spôsob, ako zariadiť plnohodnotný dom v dome. ohrev vody bez nákupu drahého vybavenia.

existuje rôznymi spôsobmi prenos tepla - ohrev alebo chladenie plynov, kvapalín alebo pevných materiálov. Využitie tepelnej energie horúceho prostredia ako nezávislého zdroja tepla umožňuje jej hospodárnejšie využitie a uskladnenie. Na rozdiel od konvenčnými spôsobmi vykurovanie, vyžadujúce odoberanie alebo výrobu energie, prenos tepla je len prerozdelenie predtým prijatého tepla. Zariadenia, ktoré vykonávajú takýto prenos, sa nazývajú výmenníky tepla. Sú rozšírené, existujú rôzne konštrukcie a typy výmenníkov tepla. Používajú sa v systémoch vykurovania, chladenia, zásobovania vodou alebo iných domácich a technologických komplexov. Použitie hotového zariadenia nie je vždy možné, najmä pri vytváraní domácich systémov pre súkromný dom. Výmenník tepla je možné vyrobiť vlastnými rukami, ale na to musíte mať určité zručnosti pri manipulácii s kovom a zváračka, a čo je najdôležitejšie, presné pochopenie princípov fungovania a konštrukcie zariadenia.

Princíp činnosti

Výmenník tepla je názov skupiny zariadení, ktoré fungujú na rovnakom princípe, ale plnia rôzne úlohy a majú svoje vlastné názvy. Výmenníky tepla sú teda ohrievače, kotly, chladničky a iné zariadenia. Existuje veľa možností dizajnu, pretože potreba prenosu tepelnej energie existuje vo veľkom počte komplexov a systémov.

Výmenník tepla organizuje prenos tepelnej energie z jedného média do druhého bez priameho kontaktu alebo miešania. Zdrojom a prijímačom tepla môžu byť úplne odlišné materiály, napríklad horúci kov je schopný ohrievať prúd vzduchu, ohrievaná kvapalina je schopná odovzdávať teplo inej kvapaline cez tenkú stenu materiálu, ktorý dobre vedie teplo atď. . Proces je vždy rovnaký - energia z horúceho média prechádza do studeného, ​​ale jej účel môže byť iný - buď ohrev alebo chladenie prijímača, v závislosti od účelu systému, v ktorom je výmenník tepla inštalovaný.

Na svete existuje obrovské množstvo výmenníkov tepla, ale všetky spája ich účel - prenos tepla

Prenos sa uskutočňuje buď kontinuálne, nepriamym kontaktom dvoch médií rôznych teplôt, oddelených prepážkou (povrchový, resp. rekuperačný typ), alebo periodicky, striedavým odovzdávaním tepla konkrétnemu prijímaču a jeho následným výberom (regeneračný typ). Rekuperátory sa používajú vo vykurovacích alebo vodovodných systémoch, preto v očiach bežného užívateľa vyzerajú bežnejšie ako regenerátory, ktoré sa nachádzajú len vo veľkých priemyselných zariadeniach na rôzne účely.

Najbežnejšími možnosťami konštrukcie sú systémy voda-voda (chladiaca kvapalina-voda) používané pri vykurovaní a zásobovaní vodou a voda-vzduch (ohrievače).

Typy výmenníkov tepla

Existujú dva hlavné typy konštrukcie výmenníka tepla:

• Typ potrubia v potrubí. Je to kus potrubia, ktorým cirkuluje ohriate médium. Vo vnútri je v pozdĺžnom smere inštalované druhé potrubie menšieho priemeru, pozdĺž ktorého sa pohybuje horúca chladiaca kvapalina. Aplikovať na kvapalinové systémy výmena tepla.
• Lamelový. Ide o balík dosiek s niekoľkomilimetrovou medzerou medzi nimi. Sú prepojené tak, že každá z dosiek oddeľuje dve médiá s rôznymi teplotami pohybujúce sa v kolmom smere. Existujú konštrukcie s rebrovanými doskami, ktoré majú zvýšenú plochu prenosu tepla, a teda vyššiu účinnosť. Používajú sa ako pre kvapaliny, tak aj pre prúdy vzduchu (rekuperácia ohrevu vzduchu).

Konštrukčný typ "potrubie v potrubí" bol široko vyvinutý. Existuje veľa možností pre takéto riešenie:

• Škrupina a rúrka. Zväzok rúrok s cirkulujúcim prijímacím médiom je inštalovaný v kryte (plášte) naplnenom donorovým chladivom.
• Elementárne. Iný typ konštrukcie plášťa a rúrky so zložitejším usporiadaním rúrok. Určené pre vysokotlakové systémy.
• Ponorné. Cievka s chladiacou kvapalinou prijímača je ponorená do prietokovej nádrže s donorovou chladiacou kvapalinou. Vďaka nízkej rýchlosti kvapaliny v cievke a rýchlej výmene chladiacej kvapaliny v kryte sa dosiahne vysoká účinnosť ohrevu prijímača a nízka spotreba tepelnej energie donorovej chladiacej kvapaliny.
• Špirála. Dizajn pripomína ponornú verziu, ale s plochou dutou špirálou, po ktorej sa horúci prostriedok pohybuje. V kryte je studená kvapalina. Tento typ výmenníkov tepla umožňuje pracovať s viskóznymi kvapalinami, buničinou.

Výmenníky tepla typu "potrubie v potrubí" umožňujú vývoj veľká rýchlosť priechod (cirkulácia), ktorý dostal názov helikoid alebo vysokorýchlostný. Existujú aj zosilnené helikoidné konštrukcie, ktoré umožňujú zvýšiť rýchlosť a tlak (zintenzívniť) ohrievacie a ohrievané médium pre zvýšenie celkovej účinnosti a rýchlosti procesu.

Najefektívnejším typom konštrukcie je dosková verzia, ktorá pri rovnakom výkone zaberá niekoľkonásobne menej miesta. Významnou nevýhodou je náročnosť čistenia platní od usadenín v dôsledku malých medzier a nedostupnosti pre mechanické čistenie núti k používaniu aktívnych chemikálií.

Výroba zariadení

Vlastná výroba výmenníka tepla je možná len pre ľudí, ktorí majú určité zručnosti, nástroje a znalosti. Bez skúseností a praxe je takmer nemožné vyrobiť zariadenie určené na prácu s ohriatym médiom pod tlakom. Pred začatím priamej výroby zariadenia je potrebné vybrať jeho typ, pripraviť sa potrebné materiály, náradie a vybavenie. Pretože existuje pomerne veľa možností dizajnu, najbežnejšie typy by sa mali posudzovať samostatne.

Ohrievač vody pre saunovú pec

Kachle vo vani ohrievajú určitý, relatívne malý objem vody. Pre malú rodinu to stačí, ale pre spoločnosť viacerých ľudí môže byť potrebných viac. Aby sa voda do kotla neustále nenalievala, ale využívalo sa dostupné množstvo ako vykurovacie médium, je inštalovaný výmenník tepla a nádrž s vodou na umývanie. Väčšina týchto zariadení funguje na základe prirodzeného obehu - horúca voda stúpa a ochladzuje sa - klesá. Najbežnejšou konštrukčnou možnosťou je ponorná, v nádrži s vykurovacím médiom je inštalovaná cievka, cez ktorú sa pohybuje ohriata voda.

Ako a ako prepláchnuť výmenník tepla

Väčšina efektívna metóda- ručné mechanické čistenie, ale pre väčšinu návrhov táto možnosť nie je vhodná. K vnútorným povrchom zariadenia nie je prístup, takže sa musíte uchýliť k chemické metódyčistenie - umývanie. Na to sa používajú rôzne splachovacie chemikálie, napríklad vhodné sú inštalatérske prostriedky proti zubnému povlaku, roztoky kyselín, čistiace prostriedky atď. Výber jedného alebo druhého riešenia závisí od zloženia kontaminantov, ktoré je zase určené typom chladiacej kvapaliny a špecifikami práce.

Preplachovanie sa najpohodlnejšie vykonáva v stave odpojenom od systému. Výmenník tepla sa umiestni do nádoby so saponátom, udržiava sa určitý čas (ak je to potrebné), potom sa umyje silným prúdom vody z hadice. Ak sa požadovaný výsledok nepodarí dosiahnuť prvýkrát, uchýlia sa k opakovanému umývaniu. Pre výmenníky tepla s komplexnou konfiguráciou sa odporúča zostaviť samostatný uzavretý systém na preplachovanie obehové čerpadlo a kapacitu. Namiesto chladiacej kvapaliny sa do nej naleje čistiaci prostriedok alebo roztok a na chvíľu spustite obeh. Pohyb tekutiny pod tlakom účinne rozpúšťa a odstraňuje pevné látky, mastnotu a iné nečistoty. Výmenník tepla sa odporúča preplachovať pravidelne, raz za rok alebo o niečo menej často. Ak dôjde k nestabilnej alebo neefektívnej prevádzke zariadenia, je potrebné ho okamžite vyčistiť, aby sa znížili straty spôsobené zlým prenosom tepla.

Aby ste mohli vyrobiť výmenník tepla, musíte presne pochopiť princíp jeho fungovania a použiť najviac tepelne vodivé materiály. Najlepšia možnosť- meď, jej kvality sú ďaleko pred hliníkom alebo nehrdzavejúcou oceľou. Všetky montážne a zváracie operácie by sa mali vykonávať opatrne, aby sa dovnútra nedostali úlomky, vodný kameň alebo troska. Pri výrobe nie sú žiadne zvláštne ťažkosti, ale výmenníky tepla pre systém ústredné kúrenie ktoré budú fungovať pod tlakom, musia byť varené zodpovedne. Ak nie je sebavedomie, je lepšie pozvať skúseného špecialistu, ktorý je schopný vykonať kvalitné a tesné spojenie.

Pri použití kachlí na vykurovanie domu vzniká otázka, ako zvýšiť produktivitu ohrievača? To sa dá dosiahnuť inštaláciou výmenníka tepla na komín. Na vykurovanie miestnosti využije energiu produktov spaľovania paliva.

Rôzne inštalácie

Táto jednotka využíva tepelnú energiu z komína, ktorú odovzdáva chladiacej kvapaline. Konfigurácia zariadenia závisí od typu a konštrukcie komína, materiálu, z ktorého je vyrobený. Ako nosič tepla môžu pôsobiť:

• obyčajná voda;
• vzduch;
• akékoľvek tekutiny, ktoré nemrznú;
• maslo.

Všetky výmenníky tepla sú rozdelené na vzduch a kvapalinu. Vzduchotechnické inštalácie majú dosť jednoduchý dizajn. Môžu byť vyrobené vlastnými rukami pomocou improvizovaných prostriedkov. Nevýhodou tohto zariadenia je jeho nízka produktivita.

Výmenník tepla, ktorý používa kvapalinu ako nosič tepla, má zložitejšiu konštrukciu. Aby táto inštalácia fungovala efektívne, musíte dodržiavať niektoré odporúčania pre inštaláciu. Ak je však všetko vykonané správne, komín s výmenníkom tepla môže hrať úlohu plnohodnotného vykurovacieho systému pre malé vidiecky dom alebo kúpele.

Dizajn vzduchového výmenníka tepla

Vzduchový výmenník tepla pre komín je duté teleso, ktoré je pripojené k vykurovaciemu systému pomocou špeciálnych potrubí. Vo vnútri krytu je inštalované špeciálne brzdové zariadenie pre plyny, ktoré vznikajú pri spaľovaní paliva. Najčastejšie ide o špecifický tlmičový systém s malými výrezmi pre pohyb prúdov vzduchu. V niektorých modeloch výmenníkov tepla je možné nastaviť silu ťahu v komínovom kanáli, čo ovplyvňuje produktivitu jednotky.

Toto zariadenie funguje na princípe konvencie. V spodnej časti výmenníka tepla je otvor, cez ktorý do jeho tela vstupuje studený vzduch. Rýchlo sa zahreje z vystavenia vysokej teplote komína, po ktorej sa vráti späť do miestnosti. V miestnosti, kde je táto jednotka nainštalovaná, sa teda za pár minút výrazne oteplí.

Výhodou tohto prevedenia je výrazné zvýšenie výkonu kachlí. Pri použití rovnakého množstva tuhého paliva môžete získať niekoľkonásobne viac tepelnej energie.

Návrh kvapalinového výmenníka tepla

Táto jednotka je konvenčná cievka s vodou, ktorá je v kontakte s vonkajším povrchom komína. Tenké rúrky sú vložené do kovového puzdra a izolované čadičovou vatou. Meď sa používa ako materiál na výrobu rúrok na chladiacu kvapalinu. Má vysoký koeficient tepelnej vodivosti, čo umožňuje minimalizovať priemer potrubia.

Cievka je priamo pripojená k vykurovaciemu systému a inštalovaná na komíne. V hornej časti jednotky by mala byť špeciálna nádrž, ktorá je navrhnutá tak, aby absorbovala kvapalinu, ktorá sa rozrástla pri zahrievaní.

AKO VYROBIŤ TEPELNÝ VÝMENNÍK (VIERKA)

Princíp činnosti kvapalinového výmenníka tepla:

• vplyvom vysokej teploty, ktorá sa tvorí vo vnútri komína, sa kvapalina v potrubí zahrieva;
• horúca voda expanduje, a preto sa pohybuje pozdĺž špirály a gravitáciou vstupuje do vykurovacieho radiátora;
• v ohrievač horúca kvapalina vytláča chlad;
• proces sa opakuje od začiatku. Studená voda späť do výmenníka tepla, kde sa opäť ohrieva.

Napriek vysokej produktivite tejto jednotky má veľa nevýhod. Po prvé, kvapalný výmenník tepla je dosť náročný na inštaláciu, musíte neustále monitorovať prevádzku vykurovacieho systému, monitorovať indikátory tlaku. Toto nastavenie nie je možné použiť v zimné obdobie keď kvapalina v cievke môže zamrznúť. Je tiež možné dosiahnuť opačný efekt, keď v dôsledku zníženej teploty v komíne klesá ťah, čo má za následok zvýšenie objemu palivového dreva na získanie určité množstvo teplo.

Aké materiály možno použiť?

Kvalitný komínový výmenník tepla je vyrobený z potravinárskej austenitickej nehrdzavejúcej ocele. Funguje to skvele pri konštantnej expozícii. vysoké teploty. Nikel, ktorý je obsiahnutý v zložení zliatiny, vytvára na povrchu potrubia špeciálny film, ktorý je odolný voči agresívnemu prostrediu.

Ako materiál pre rúrku výmenníka tepla možno použiť pozinkovanú oceľ. Pri silnom zahriatí nad 200 ° C sa zinok obsiahnutý v kove začne odparovať. Pri teplote 500°C sa jeho koncentrácia vo vzduchu stáva nebezpečnou pre ľudské zdravie. Ak však váš vykurovací systém bude pracovať v menšom rozsahu teplôt, daný materiálúplne bezpečné.

Ako si vyrobiť toto zariadenie sami?

Výroba výmenníka tepla pre komín vlastnými rukami je pomerne jednoduchá. Na tento účel použite nasledujúce materiály:

• plech s rozmermi 0,35 m x 0,35 m - 2 ks;
• rúrka s priemerom 0,032 m a dĺžkou 2,4 m - 1 ks;
• rúrka s priemerom 0,058 m a dĺžkou 0,3 m - 1 ks;
• kovová nádoba valcového tvaru s objemom 20 l - 1 ks.

Podrobné pokyny na výrobu výmenníka tepla:

1. Z plechov vyrežte dva kruhy s polomerom 0,15 m. Budú hrať úlohu zástrčiek.
2. Na plechu označte miesta na umiestnenie rúrok. Najväčší kruh s priemerom 58 mm by mal byť v strede a pozdĺž obrysu - osem malých kruhov s priemerom 32 mm.
3. Rúru s priemerom 5,8 cm je potrebné rozrezať brúskou na osem rovnakých častí.
4. Na jeden koniec najväčšej rúry privarte uzáver.
5. Striedavo privarte každú rúru s priemerom 3,2 cm ku kovovému kruhu.
6. Na opačnú stranu rúrok pripevnite ďalšiu zátku a potom ju privarte.
7. Pomocou brúsky odrežte dno kovovej nádoby.
8. Na bočnom povrchu kovového krytu vyrežte dva otvory na opačných stranách. Ich priemer musí zodpovedať parametrom komína.
9. Do pripravených otvorov privarte rúry, pomocou ktorých sa jednotka pripojí ku komínu.
10. Vložte pripravené jadro do plášťa s tryskami. Štruktúru opatrne upevnite zváraním.
11. Výmenník tepla pripojte ku komínu.
12. Hotovú jednotku ošetrite žiaruvzdornou farbou.

Urob si svojpomocne výmenník tepla z medených rúrok

Táto jednotka je cievka z medené potrubie ktorý sa ovíja okolo komína. Rýchlo sa zahrieva a vzduch, ktorý sa pohybuje vo vnútri, sa ohrieva. Na zabezpečenie vysokej účinnosti tohto systému bez použitia čerpadla by dĺžka špirály nemala presiahnuť 3 m.

Takýto dizajn môžete urobiť pomocou zvárania argónom. Možnosť upevnenia pomocou cínu je povolená. V tomto prípade musia byť všetky povrchy odmastené kyselinou fosforečnou.

Na koncoch medenej rúrky by mala byť vonkajší závit na pripojenie externého zásobníka vody. Musí byť nevyhnutne nad cievkou, čo zabezpečí maximálnu produktivitu systému.

Používame zvlnenie

Táto verzia výmenníka tepla je najjednoduchšia a vyžaduje minimálne množstvo materiálové náklady. Ak to chcete urobiť, použite dlhý vlnitá rúrka. Musí byť obalený okolo komína.

Vzduch vo vnútri zvlnenia sa veľmi rýchlo zahreje. Stačí ho len presmerovať do vedľajšej miestnosti. Pre zvýšenie prenosu tepla omotajte okolo zvlnenia potravinovú fóliu.

Pre bezpečná prevádzka vykurovací systém využívajúci výmenníky tepla rôznych konfigurácií, je potrebné neustále kontrolovať spojovacie body s komínom. Ak sa zistia najmenšie medzery, okamžite obnovte tesnosť švíkov.

Video: Komín vo vodnom plášti