سيكون المبادل الحراري العصامي بمثابة "قلب" نظام التدفئة المنزلية

العنصر الرئيسي لأي من أنظمة التدفئة هو جهاز خاص - مبادل حراري لتدفئة المنزل ، حيث يتم نقل الحرارة من مولد الحرارة إلى المبرد. يتم تقديم عدد كبير من غلايات التدفئة المختلفة في السوق الحديثة ، ولكن كل تنوعها لا يحد من خيال الحرفيين في المنزل من حيث الإنتاج المستقل لهذه الأجهزة. في مقالتنا ، سيُطلب من القراء معرفة ما هو المبادل الحراري المطلوب في نظام التدفئة ، وكيفية صنعه بنفسك وكيفية توصيله.

وظيفة المبادل الحراري في نظام التدفئة

في أنظمة تسخين الهواء المنزلي ، غالبًا ما تستخدم المبادلات الحرارية السطحية لنظام التدفئة ، حيث يتم نقل الطاقة الحرارية عبر أسطح الجدران المعدنية للجهاز.

يتم تنفيذ مبدأ التسخين من خلال المبادل الحراري بشكل كامل في تصميم الغاز أو الوقود الصلب أو الغلايات الكهربائية. يدور الماء عبر الأنابيب المثنية على شكل ملف ، يتم تركيبها داخل وحدة التسخين ، ويتم تسخينها بواسطة درجة حرارة الوقود المحترق. يدخل المبرد المسخن في خط أنابيب نظام التدفئة ، ويدخل الماء المبرد من المشعات إلى المبادل الحراري ليحل محله.

حتى الآن ، في العديد من المنازل الفردية ، لا يزال الموقد هو المصدر التقليدي للحرارة. إنه جيد لتدفئة كوخ صغير ، لكن في كوخ متعدد الغرف ، قوته الحرارية غير كافية. لذلك ، في منزل خاص ، هناك حاجة إلى مبادل حراري في نظام التدفئة من أجل تحويل الموقد إلى غلاية تسخين المياه كاملة. يجب أن يتناسب حجم وشكل المبادل الحراري المصنوع منزليًا للتدفئة مع أبعاد غرفة الوقود بالفرن. يمكن توصيل الأنابيب والمشعات بهذا الجهاز ، ومن ثم ستصبح تدفئة المنزل أكثر كفاءة.

أنواع المبادلات الحرارية

تعتبر المبادلات الحرارية المائية للتدفئة أكثر عملية. هذا يرجع إلى حقيقة أن الماء ينقل الطاقة الحرارية أفضل بكثير من الهواء. ومع ذلك ، يتم أيضًا استخدام مبادل حراري للهواء للتدفئة. بالإضافة إلى الماء والهواء ، يتم استخدام مبادل حراري أيضًا للمدخنة للتدفئة ، والتي لا يتم تركيبها في الداخل ، ولكن بالخارج.

تم تجهيز جميع أجهزة التدفئة الصناعية بمبادلات حرارية ، تم تكييف تصميمها إلى أقصى حد لتسخين المياه بكفاءة.

في المصنع المبادلات الحرارية مصنوعة من النحاس. الأنبوب عبارة عن ملف ، يوجد عبر الانحناءات العديد من اللوحات ، والتي توفر مساحة كبيرة للتبادل الحراري.

يكاد يكون من المستحيل بناء مبادل حراري محلي الصنع للتدفئة في المنزل بحيث يكون مثل المصنع تمامًا. لذلك ، سيتعين عليك اختيار خيار أبسط.

تصميم النظام

مبدأ تشغيل مبادل حراري محلي الصنع هو أن الموقد ينقل الطاقة إليه من احتراق الخشب أو الفحم ، وينتشر الماء الساخن عبر الأنابيب إلى جميع الغرف. تسمح طريقة التدفئة هذه لسكان المنزل بالاستمتاع بتوزيع متساوٍ للحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تدفئة جميع الغرف بشكل أسرع ، ويتم تقليل تكاليف الوقود.

هناك طريقتان لتحسين تدفئة الموقد لمنزل خاص:

• بناء فرن "من الصفر" لحجم معين من المبادل الحراري ؛
• قم بتثبيت مبادل حراري محلي الصنع ، مصنوع ليناسب حجم صندوق الاحتراق ، في الفرن الموجود.

من خلال صنع مبادل حراري للتدفئة بأيديهم ، يمكن لصاحب المنزل التأكد من أن موقده مع دائرة مائية لن يعمل بشكل أسوأ من غلاية الوقود الصلب الحقيقية. الاختلاف الوحيد هو أنه في الموقد ، سيكون موقع مدخل المبادل الحراري أعلى قليلاً فوق الأرضية منه في غلايات المصنع. هذا فرق مهم إلى حد ما يمكن أن يؤثر على معدل الدوران الطبيعي لسائل التبريد.

يجب أن يتم توصيل المبادل الحراري بنظام التدفئة بحيث يكون أنبوب إمداد الماء البارد (الرجوع) منخفضًا قدر الإمكان.

تمامًا كما هو الحال في نظام التدفئة التقليدي ، يجب تركيب خزان تمدد في الجزء العلوي من خطوط الأنابيب. سيعوض التغيير في حجم الماء الساخن ويطلق فقاعات الهواء من النظام. إذا كان التسخين من خلال مبادل حراري طبيعي غير كافٍ لتسخين منزل ريفي كبير ، فسيتعين عليك تثبيت مضخة دوران في النظام.

لتوصيل مبادل حراري محلي الصنع للتدفئة ، يتم استخدام تركيبات 2: أحدهما في الأسفل (مدخل الماء البارد) ، والآخر في الأعلى (منفذ ساخن). عند تثبيت المبادل الحراري ، من الضروري توفير المنحدر الضروري للأنابيب ، كما هو مطلوب في المخطط.

مزايا التسخين بمبادل حراري

إذا فهمت سبب حاجتك إلى مبادل حراري في نظام التدفئة ، يمكنك رؤية العديد من المزايا الواضحة:

1. سهولة التصنيع. إذا كان هناك موقد بالفعل في المنزل ، فسيتعين عليك الإنفاق فقط على صنع مبادل حراري محلي الصنع وتركيب نظام تدفئة.
2. تسخين مدمج. بالإضافة إلى تدفئة المنزل من سطح الموقد ، سيتم إضافة نظام تسخين المياه.
3. مجموعة متنوعة من أنواع الوقود. يمكنك تسخين الموقد بأي مصادر طاقة صلبة ، على عكس الغلايات التي تركز فقط على نوع معين من الوقود.
4. مظهر جميل. من المفيد الحفاظ على المظهر التقليدي للموقد الروسي عند إنشاء تصميم داخلي على الطراز الوطني.

من بين عيوب التسخين من خلال مبادل حراري: كفاءة أقل مقارنة بغلايات المصنع وعدم وجود تحكم أوتوماتيكي في شدة تسخين المبرد.

كيفية صنع مبادل حراري محلي الصنع

يمكن أن يكون شكل المبادل الحراري للتدفئة DIY مختلفًا. الخيار الأكثر شيوعًا هو تسجيل العديد من الأنابيب الفولاذية أو النحاسية ، ولكن يتم أيضًا استخدام عينات من نوع اللوحة.

درجة الحرارة في منطقة الاحتراق مرتفعة للغاية ، خاصة عند احتراق الفحم. لذلك ، يتم فرض متطلبات متزايدة على المعدن الذي ستصنع منه عناصر المبادل الحراري ، وعقلانية تصميمه وجودة اللحامات.

مواد لصنع

تتمثل مهمة المبادلات الحرارية المائية للتدفئة في ضمان النقل الأمثل للحرارة ، وفي هذه العملية تكون درجة التوصيل الحراري للمعدن مهمة. على سبيل المثال ، يوصل أنبوب فولاذي حرارة أقل 7 مرات من أنبوب نحاسي. لذلك ، مع نفس قطر الأنبوب ، لنقل نفس كمية الحرارة ، ستكون هناك حاجة إلى 25 مترًا من الأنابيب الفولاذية بدلاً من 3.5 متر من النحاس.

المبادلات الحرارية النحاسية هي الأكثر اقتصادا في التشغيل ، ولكنها أيضًا باهظة الثمن. تعتبر المبادلات الحرارية المصنوعة من الأنابيب الفولاذية التي يبلغ قطرها 32 مم على الأقل أكثر تكلفة للإنتاج الذاتي.

إذا كان من المفترض تسخين الموقد بالفحم ، فمن الأفضل تركيب مبادل حراري من الحديد الزهر. هذا المعدن أقوى ولن تحترق جدران الجهاز لفترة طويلة.

حساب طاقة المبادل الحراري

من الصعب حساب سعة المبادل الحراري لنظام التدفئة مسبقًا. للقيام بذلك ، يجب أن تأخذ في الاعتبار العديد من العوامل: قطر الأنبوب ، طول الملف ، التوصيل الحراري للمعدن ، درجة حرارة احتراق الوقود ، معدل دوران المبرد ، إلخ. ستصبح القدرة الحقيقية للمبادل الحراري على التعامل مع وظائفه واضحة فقط بعد بدء تشغيل نظام التدفئة.

عند الحساب ، يمكن الاسترشاد بأن مترًا واحدًا من الأنبوب بقطر 50 مم ، والذي يعمل كمبادل حراري ، سيعطي 1 كيلو واط من الطاقة الحرارية.

يمكنك أن تأخذ ، على سبيل المثال ، أي نموذج مرجل معروف ، ووفقًا لمعاييره ، يمكنك صنع مبادل حراري محلي الصنع.

ميزات التصميم

يُطلق على المبادل الحراري لتسخين المياه في المنزل ، الملحوم من الأنابيب ذات الجدران الملساء ، السجل. إنه يشبه نوعًا من "الشواية" وهو الشكل الأكثر شيوعًا للمبادلات الحرارية محلية الصنع. بالإضافة إلى هذا التصميم ، يتم تصنيع أجهزة أبسط على شكل خزان مستطيل أو أسطواني. الشيء الرئيسي هو أن مساحة السطح للتبادل الحراري كبيرة بقدر الإمكان.

عند عمل مبادل حراري بيديك ، يجب مراعاة عدة شروط:

• يجب ألا يقل عرض الفراغات الداخلية في المبادل الحراري عن 5 مم ، وإلا فقد يغلي الماء الموجود فيه ؛
• يجب ألا يقل سمك جدار الأنابيب عن 3 مم حتى لا يحترق المعدن ؛
• يجب أن تعوض فجوة 10-15 مم بين المبادل الحراري وجدران الفرن عن تمدد المعدن أثناء التسخين.

ميزات التثبيت

أسهل طريقة هي تثبيت المبادل الحراري في نفس الوقت مع بناء الفرن. إذا قمت بتثبيته في فرن قديم ، فسيتعين عليك تفكيك جزء من أعماله بالطوب.

إجراء:

1. على الأساس المحضر للفرن ، يتم تثبيت مبادل حراري أنبوبي مباشرة في تجويف الفرن.
2. مع زيادة وضع صفوف الطوب ، يتم ترك مساحة لأنابيب مدخل ومخرج الجهاز.
3. بعد الانتهاء من وضع الفرن ، يتم توصيل المبادل الحراري بنظام التدفئة ، ويمتلئ النظام بالماء ويتم إطلاق فرن الاختبار.

تدعوك مادة الفيديو للتعرف على نصائح مفيدة لصنع مبادل حراري بنفسك:

حتى الآن ، تحدثنا فقط عن المبادلات الحرارية في نظام تسخين الماء الساخن. دعنا ننتبه إلى المجالات الأخرى لتطبيقهم.

تدفئة الهواء

إذا وصفنا نظام تسخين الهواء ، فيمكننا القول أن له عيوبًا أكثر من المزايا. لا تستخدم مبادلات حرارة الهواء للتدفئة على نطاق واسع في القطاع السكني الخاص ، ولم تصبح بعد شائعة.

ميزة هذا النظام هي القدرة على الجمع بين التدفئة والتهوية القسرية. ومع ذلك ، يمكن أن تقلل الأخطاء المحتملة في تصميمه وتركيبه من الفوائد. يمكن سماع ضجيج المروحة في مجاري الهواء ، كما يمكن الشعور بالاختلالات في درجات الحرارة في الغرف.

توجد مبادلات حرارية لتسخين الهواء للتدفئة المباشرة وغير المباشرة. في البداية ، يتم حرق الغاز أو وقود الديزل مباشرة في المبادل الحراري نفسه. تستخدم الطرز الأخرى وسط تسخين وسيط.

مبادل حراري للمدخنة

في الأكواخ وفي حمامات "الحرفيين الشعبيين" يمكنك رؤية مبادل حراري للمياه أو الهواء محلي الصنع مثبت على مدخنة موقد صغير. اتضح أنه مربح للغاية: الحرارة لا تختفي مع الدخان ، وجزء منها يستخدم لتسخين الماء.

عن طريق تثبيت مبادل حراري على المدخنة للتدفئة ، يمكنك الحصول على كمية كبيرة من الماء الساخن. بالطبع ، هذا لا يكفي لتدفئة المنزل بأكمله ، لكن يكفي وضع مشعاع واحد أو اثنين في غرفة الملابس. يمكنك استخدام مبادل حراري للمدخنة للتدفئة ولتسخين المياه بسرعة في الحمام.

يمكن أن يكون تصنيع هذا الجهاز بسيطًا جدًا. كأساس ، يمكنك أن تأخذ قطعة من أنبوب كبير بقطر 500-700 مم ، أو لحام خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ. في وسط الهيكل سيكون هناك أنبوب عمودي يتوافق مع قطر المدخنة ، ويجب أن يتم لحام أنبوبين في الأعلى والأسفل.

من خلال إعطاء درجة حرارته للمبادل الحراري ، فإن منتجات الاحتراق التي تغادر الفرن تبرد بسرعة. وبسبب هذا ، ينخفض ​​السحب في المدخنة ويبطئ احتراق الوقود إلى حد ما.

يمكن أن يكون صنع مبادل حراري للتدفئة بأيديكم وسيلة لترتيب تسخين كامل للمياه في المنزل دون شراء معدات باهظة الثمن.