Hlavným prvkom ktoréhokoľvek z vykurovacích systémov je špeciálne zariadenie - výmenník tepla na vykurovanie domu, v ktorom sa teplo prenáša z generátora tepla na chladiacu kvapalinu. Na modernom trhu je prezentované veľké množstvo rôznych vykurovacích kotlov, ale ich rozmanitosť neobmedzuje predstavivosť domácich remeselníkov z hľadiska nezávislej výroby takýchto zariadení. V našom článku budú čitatelia požiadaní, aby zistili, na čo je potrebný výmenník tepla vo vykurovacom systéme, ako si ho vyrobiť sami a ako ho pripojiť.
Funkcia výmenníka tepla vo vykurovacom systéme
V domácich vykurovacích systémoch sa najčastejšie používajú povrchové výmenníky tepla vykurovacieho systému, kde sa tepelná energia prenáša cez povrchy kovových stien zariadenia.
Princíp vykurovania prostredníctvom výmenníka tepla je najplnšie implementovaný pri projektovaní plynových, tuhých palív alebo elektrických kotlov. Voda cirkuluje cez rúrky ohnuté vo forme špirály, inštalované vo vnútri vykurovacej jednotky, a je ohrievaná teplotou horiaceho paliva. Ohriata chladiaca kvapalina ide do potrubia vykurovacieho systému a ochladená voda z radiátorov vstupuje do výmenníka tepla, aby ju nahradila.
Doteraz v mnohých jednotlivých domoch kachle zostávajú tradičným zdrojom tepla. Je to dobré na vykurovanie malej chaty, ale v chatke s viacerými izbami je jej tepelný výkon nedostatočný. Preto je v súkromnom dome potrebný výmenník tepla vo vykurovacom systéme, aby sa kachle zmenili na plnohodnotný bojler na ohrev vody. Veľkosť a tvar domáceho výmenníka tepla na vykurovanie by mal zodpovedať rozmerom palivovej komory pece. K tomuto zariadeniu je možné pripojiť potrubie a radiátory a potom bude vykurovanie domu efektívnejšie.
Typy výmenníkov tepla
Praktickejšie sú vodné výmenníky tepla na vykurovanie. Je to spôsobené tým, že voda prenáša tepelnú energiu oveľa lepšie ako vzduch. Na vykurovanie sa však používa aj vzduchový výmenník tepla. Okrem vody a vzduchu sa na vykurovanie komína používa aj výmenník tepla, ktorý je inštalovaný nie vo vnútri, ale vonku.
Všetky priemyselné vykurovacie zariadenia sú vybavené výmenníkmi tepla, ktorých konštrukcia je maximálne prispôsobená na efektívne ohrievanie vody.
V továrni sú výmenníky tepla vyrobené z medi. Potrubie je špirála, cez ktorej ohyby je veľa dosiek, ktoré poskytujú veľkú plochu na výmenu tepla.
Postaviť si domáci výmenník tepla na kúrenie doma je takmer nemožné, aby bol úplne ako v továrni. Preto si budete musieť zvoliť jednoduchšiu možnosť.
Dizajn systému
Princíp činnosti domáceho výmenníka tepla spočíva v tom, že kachle do neho prenášajú energiu zo spaľovania dreva alebo uhlia a ohriata voda sa šíri potrubím do všetkých miestností. Táto metóda vykurovania umožňuje obyvateľom domu využívať rovnomerné rozloženie tepla. Všetky miestnosti sa navyše zahrejú oveľa rýchlejšie a znížia sa náklady na palivo.
Existujú dva spôsoby, ako vylepšiť kúrenie v súkromnom dome:
- postaviť pec „od nuly“ pre konkrétnu veľkosť výmenníka tepla;
- nainštalujte domáci výmenník tepla vyrobený na mieru kúreniska do existujúcej pece.
Vytvorením výmenníka tepla na vykurovanie vlastnými rukami si môže byť majiteľ domu istý, že jeho kachle s vodným okruhom nebudú fungovať o nič horšie ako skutočný kotol na tuhé palivá. Rozdiel je iba v tom, že v kachliach sa umiestnenie vstupu výmenníka tepla ukáže byť o niečo vyššie nad podlahou ako v továrenských kotloch. Toto je dosť významný rozdiel, ktorý môže ovplyvniť rýchlosť prirodzenej cirkulácie chladiacej kvapaliny.
Pripojenie výmenníka tepla k vykurovaciemu systému musí byť urobené tak, aby prívodné potrubie studenej vody (spiatočka) bolo čo najnižšie.
Rovnako ako v prípade konvenčného vykurovacieho systému musí byť v hornej časti potrubí nainštalovaná expanzná nádrž. Vyrovná to zmenu objemu ohriatej vody a uvoľní vzduchové bubliny zo systému. Ak vykurovanie pomocou výmenníka tepla s prirodzenou cirkuláciou nestačí na vykurovanie veľkej chaty, budete musieť do systému nainštalovať obehové čerpadlo.
Na pripojenie domáceho výmenníka tepla na kúrenie sa používajú 2 armatúry: jedna dole (prívod studenej vody), druhá hore (výstup horúceho). Pri inštalácii výmenníka tepla je potrebné zabezpečiť potrebný sklon potrubí, ako to vyžaduje schéma.
Výhody vykurovania výmenníkom tepla
Ak pochopíte, prečo potrebujete tepelný výmenník vo vykurovacom systéme, môžete vidieť niekoľko jasných výhod:
- Ľahkosť výroby. Ak v dome už existujú kachle, budete musieť minúť iba na výrobu domáceho výmenníka tepla a inštaláciu vykurovacieho systému.
- Kombinované kúrenie. Okrem vykurovania domu z povrchu kachlí pribudne systém ohrevu vody.
- Rôzne palivá. Kachle môžete vykurovať ľubovoľnými tuhými zdrojmi energie, na rozdiel od kotlov zameraných iba na určitý druh paliva.
- Pekný vzhľad. Pri vytváraní interiéru v národnom štýle je užitočné zachovať tradičný vzhľad ruských kachlí.
Medzi nevýhody vykurovania pomocou výmenníka tepla patria: menšia vysoká účinnosť v porovnaní s továrenskými kotlami a nedostatok automatickej kontroly intenzity ohrevu chladiacej kvapaliny.
Ako si vyrobiť domáci výmenník tepla
Tvar výmenníka tepla na kúrenie 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 keď horí uhlie. Preto sa kladú zvýšené požiadavky na kov, z ktorého sa budú vyrábať prvky výmenníka tepla, racionálnosť jeho konštrukcie a kvalita 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 oceľové potrubie vedie teplo 7-krát menej ako medené potrubie. Preto s rovnakým priemerom potrubia bude na prenos rovnakého množstva tepla potrebných 25 metrov oceľových rúr namiesto 3,5 metra medi.
Medené výmenníky tepla sú prevádzkovo najekonomickejšie, 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 kúriť kachľami na uhlie, je lepšie inštalovať liatinový výmenník tepla. Tento kov je pevnejší a steny prístroja dlho nevyhoria.
Výpočet výkonu výmenníka tepla
Je dosť ťažké vopred vypočítať kapacitu výmenníka tepla pre vykurovací systém. Aby ste to dosiahli, musíte brať do úvahy príliš veľa faktorov: priemer potrubia, dĺžka cievky, tepelná vodivosť kovu, teplota spaľovania paliva, rýchlosť cirkulácie chladiacej kvapaliny atď. Skutočná schopnosť výmenníka tepla zvládnuť svoje funkcie bude zrejmá iba po spustení vykurovacieho systému.
Pri výpočte možno vychádzať z toho, že 1 meter potrubia s priemerom 50 mm, ktoré slúži ako výmenník tepla, poskytne 1 kW tepelného výkonu.
Môžete si vziať napríklad akýkoľvek známy model kotla a v súlade s jeho parametrami si vyrobiť vlastný domáci výmenník tepla.
Dizajnové prvky
Výmenník tepla na ohrev vody v dome, zváraný z rúr s hladkými stenami, sa nazýva register. Vyzerá ako akýsi „gril“ a je najobľúbenejšou formou domáceho výmenníka tepla. Okrem tohto dizajnu sú jednoduchšie zariadenia vyrobené vo forme obdĺžnikovej alebo valcovitej nádrže. Hlavná vec je, že povrchová plocha na výmenu tepla je čo najväčšia.
Pri výrobe výmenníka tepla vlastnými rukami je potrebné dodržiavať niekoľko podmienok:
- šírka vnútorných dutín vo výmenníku tepla musí byť najmenej 5 mm, inak môže voda v ňom vrieť;
- hrúbka steny rúrok musí byť najmenej 3 mm, aby kov nehorel;
- medzera medzi výmenníkom tepla a stenami pece musí byť 10–15 mm, aby vyrovnala rozťažnosť kovu počas ohrevu.
Inštalačné vlastnosti
Najjednoduchším spôsobom je inštalácia výmenníka tepla súčasne s konštrukciou pece. Ak ho inštalujete do starej rúry, budete musieť časť jeho muriva rozobrať.
Postup:
- Na pripravenom základe pece je priamo do dutiny pece inštalovaný rúrkový výmenník tepla.
- Pri ďalšom pokladaní radov tehál zostáva priestor pre vstupné a výstupné potrubie zariadenia.
- Po dokončení kladenia pece sa výmenník tepla pripojí k vykurovaciemu systému, systém sa naplní vodou a vypáli sa skúšobná pec.
Video materiál vás pozýva, aby ste sa oboznámili s užitočnými tipmi na vlastnú výrobu výmenníka tepla:
Doteraz sme hovorili iba o výmenníkoch tepla v teplovodnom vykurovacom systéme. Venujme pozornosť ďalším oblastiam ich aplikácie.
Ohrev vzduchu
Ak charakterizujeme systém ohrevu vzduchu, môžeme povedať, že má viac nevýhod ako výhod. Vzduchové výmenníky tepla na vykurovanie sa v súkromnom rezidenčnom sektore veľmi nepoužívajú, zatiaľ sa nestali bežnými.
Výhodou tohto systému je schopnosť kombinovať kúrenie s núteným vetraním. Možné chyby v jeho dizajne a inštalácii však môžu minimalizovať výhody. Vo vzduchovodoch je počuť hluk ventilátora a v miestnostiach je cítiť nerovnováha teploty.
Výmenníky tepla na ohrev vzduchu existujú na priame aj nepriame vykurovanie. V prvom z nich sa plyn alebo motorová nafta spaľujú priamo v samotnom výmenníku tepla. Ostatné modely používajú stredné vykurovacie médium.
Komínový výmenník tepla
Na chatách a v kúpeľoch „ľudových remeselníkov“ môžete vidieť domáci výmenník vody alebo vzduchu inštalovaný na komíne malého sporáka. Ukazuje sa to veľmi výnosné: teplo spolu s dymom nezaniká a jeho časť sa používa na ohrev vody.
Inštaláciou výmenníka tepla na komíne na vykurovanie môžete získať pomerne veľké množstvo teplej vody. To samozrejme nestačí na vykurovanie celého domu, ale stačí vložiť do šatne jeden alebo dva radiátory. Výmenník tepla pre komín môžete použiť ako na vykurovanie, tak aj na rýchly ohrev vody vo vani.
Takéto zariadenie sa dá vyrobiť veľmi jednoducho. Ako základ môžete vziať kus veľkej rúry s priemerom 500-700 mm alebo zvárať nerezovú nádrž. V strede konštrukcie bude zvislé potrubie zodpovedajúce priemeru komína a dve rúry musia byť zvarené zhora a zdola.
Nastavením teploty na výmenník tepla sa produkty spaľovania opúšťajúce pec rýchlo ochladzujú. Z tohto dôvodu klesá ťah v komíne a spaľovanie paliva sa trochu spomaľuje.
Výroba výmenníka tepla na vykurovanie vlastnými rukami môže byť spôsobom, ako zariadiť plnohodnotný ohrev vody v dome bez zakúpenia drahého vybavenia.
Nápad s liatinovými batériami nie je zlý, ale čo gumové tesnenie medzi jednotlivými sekciami. V kúrenisku zhoria a v komíne, ak nezhoria, rýchlo vyschnú a rozpadnú sa.