Vlastní výměník tepla bude sloužit jako „srdce“ domácího topného systému

Hlavním prvkem kteréhokoli z topných systémů je speciální zařízení - výměník tepla pro vytápění domu, ve kterém se teplo přenáší z generátoru tepla na chladicí kapalinu. Na moderním trhu je prezentováno velké množství různých topných kotlů, ale jejich rozmanitost neomezuje představivost domácích řemeslníků, pokud jde o nezávislou výrobu těchto zařízení. V našem článku budou čtenáři požádáni, aby zjistili, k čemu je výměník tepla potřebný v topném systému, jak si jej vyrobit sám a jak jej připojit.

Funkce výměníku tepla v topném systému

V domácích vzduchových topných systémech se nejčastěji používají povrchové výměníky tepla topného systému, kde se tepelná energie přenáší přes povrchy kovových stěn zařízení.

Princip vytápění pomocí tepelného výměníku je plně implementován v konstrukci plynových, tuhých paliv nebo elektrických kotlů. Voda cirkuluje trubkami ohnutými ve formě spirály instalované uvnitř topné jednotky a je ohřívána teplotou hořícího paliva. Ohřátá chladicí kapalina jde do potrubí topného systému a chladná voda z radiátorů vstupuje do výměníku tepla, aby ji vyměnila.

Dosud v mnoha jednotlivých domech zůstávají kamna tradičním zdrojem tepla. Je to dobré pro vytápění malé chaty, ale v chatě s více pokoji je její tepelný výkon nedostatečný. Proto je v soukromém domě nutný výměník tepla v topném systému, aby se kamna stala plnohodnotným ohřívačem vody. Velikost a tvar domácího výměníku tepla pro vytápění musí odpovídat rozměrům palivové komory pece. K tomuto zařízení lze připojit potrubí a radiátory a vytápění domu bude potom účinnější.

Druhy výměníků tepla

Praktičtější jsou vodní výměníky tepla pro vytápění. To je způsobeno skutečností, že voda přenáší tepelnou energii mnohem lépe než vzduch. Používá se však také vzduchový výměník tepla pro vytápění. Kromě vody a vzduchu se pro ohřev komína používá také výměník tepla, který je instalován ne uvnitř, ale venku.

Všechna průmyslová topná zařízení jsou vybavena tepelnými výměníky, jejichž konstrukce je maximálně přizpůsobena pro efektivní ohřev vody.

V továrně jsou výměníky tepla vyrobeny z mědi. Trubka je cívka, přes jejíž ohyby je mnoho desek, které poskytují velkou plochu pro výměnu tepla.

Je téměř nemožné postavit doma vyrobený výměník tepla pro vytápění doma, aby byl přesně jako tovární. Proto budete muset zvolit jednodušší možnost.

Návrh systému

Princip činnosti domácího výměníku tepla spočívá v tom, že kamna do něj přenášejí energii ze spalování dřeva nebo uhlí a ohřátá voda se rozptýlí trubkami do všech místností. Tato metoda vytápění umožňuje obyvatelům domu využívat rovnoměrné rozložení tepla. Všechny místnosti se navíc zahřívají mnohem rychleji a snižují se náklady na palivo.

Existují dva způsoby, jak zlepšit vytápění kamen soukromého domu:

• postavit pec „od nuly“ pro konkrétní velikost tepelného výměníku;
• nainstalujte do stávající pece domácí výměník tepla vyrobený na míru topeniště.

Vytvořením výměníku tepla pro vytápění vlastními rukama si může být majitel domu jistý, že jeho kamna s vodním okruhem nebudou fungovat horší než skutečný kotel na tuhá paliva. Jediný rozdíl je v tom, že ve sporáku se umístění vstupu výměníku tepla ukáže být o něco výše nad podlahou než u továrních kotlů. Jedná se o poměrně významný rozdíl, který může ovlivnit rychlost přirozené cirkulace chladicí kapaliny.

Připojení výměníku tepla k otopné soustavě musí být provedeno tak, aby přívodní potrubí studené vody (zpátečka) bylo co nejnižší.

Stejně jako v konvenčním topném systému musí být v horní části potrubí instalována expanzní nádrž. Vyrovná to změnu objemu ohřáté vody a uvolní vzduchové bubliny ze systému. Pokud topení pomocí výměníku tepla s přirozenou cirkulací nestačí k vytápění velké chaty, budete muset do systému nainstalovat oběhové čerpadlo.

K připojení domácího výměníku tepla pro vytápění se používají 2 armatury: jedna dole (vstup studené vody), druhá shora (horký výstup). Při instalaci výměníku tepla je nutné zajistit potřebný sklon trubek, jak to vyžaduje schéma.

Výhody vytápění výměníkem tepla

Pokud jste pochopili, proč potřebujete výměník tepla v topném systému, můžete vidět několik jasných výhod:

1. Snadná výroba. Pokud již v domě existují kamna, pak budete muset utratit pouze za výrobu domácího výměníku tepla a instalaci topného systému.
2. Kombinované vytápění. Kromě vytápění domu z povrchu kamen bude přidán systém ohřevu vody.
3. Rozmanitost paliv. Kamna můžete vytápět jakýmikoli pevnými zdroji energie, na rozdíl od kotlů, které jsou zaměřeny pouze na určitý druh paliva.
4. Pěkný vzhled. Při vytváření interiéru v národním stylu je užitečné zachovat tradiční vzhled ruských kamen.

Mezi nevýhody ohřevu pomocí tepelného výměníku patří: méně vysoká účinnost ve srovnání s továrními kotli a absence automatické kontroly nad intenzitou ohřevu chladicí kapaliny.

Jak vyrobit domácí výměník tepla

Tvar výměníku tepla pro kutilské vytápění se může lišit. Nejběžnější možností je registr několika ocelových nebo měděných trubek, ale používají se také vzorky deskového typu.

Teplota ve spalovací zóně je velmi vysoká, zejména při spalování uhlí. Proto jsou kladeny zvýšené požadavky na kov, ze kterého budou prvky výměníku tepla vyrobeny, racionálnost jeho konstrukce a kvalita svarů.

Materiály pro výrobu

Úkolem vodních výměníků tepla pro vytápění je zajistit optimální přenos tepla a v tomto procesu je důležitý stupeň tepelné vodivosti kovu. Například ocelová trubka vede teplo 7krát méně než měděná trubka. Proto se stejným průměrem potrubí bude k přenosu stejného množství tepla zapotřebí 25 metrů ocelové trubky místo 3,5 metru mědi.

Měděné tepelné výměníky jsou provozně nejekonomičtější, ale také drahé. Výměníky tepla vyrobené z ocelových trubek o průměru nejméně 32 mm jsou považovány za cenově dostupnější pro vlastní výrobu.

Pokud se má ohřívat kamna na uhlí, je lepší instalovat litinový výměník tepla. Tento kov je pevnější a stěny zařízení nebudou dlouho vyhořet.

Výpočet výkonu tepelného výměníku

Je poměrně obtížné předem vypočítat kapacitu výměníku tepla pro topný systém. Chcete-li to provést, musíte vzít v úvahu příliš mnoho faktorů: průměr potrubí, délka cívky, tepelná vodivost kovu, teplota spalování paliva, rychlost cirkulace chladicí kapaliny atd. Skutečná schopnost výměníku tepla vyrovnat se s jeho funkcemi bude jasná pouze po spuštění topného systému.

Při výpočtu lze usoudit, že 1 metr potrubí o průměru 50 mm, které slouží jako výměník tepla, poskytne 1 kW tepelného výkonu.

Můžete si vzít například jakýkoli známý model kotle a podle jeho parametrů si vyrobit vlastní domácí výměník tepla.

Designové vlastnosti

Výměník tepla pro ohřev vody v domě, svařovaný z trubek s hladkými stěnami, se nazývá registr. Vypadá jako druh „grilu“ a je nejoblíbenější formou domácího výměníku tepla. Kromě této konstrukce se vyrábějí jednodušší zařízení ve formě obdélníkové nebo válcové nádrže. Hlavní věc je, že povrch pro výměnu tepla je co největší.

Při výrobě výměníku tepla vlastními rukama je třeba dodržovat několik podmínek:

• šířka vnitřních dutin ve výměníku tepla musí být nejméně 5 mm, jinak může voda v něm vřít;
• tloušťka stěny trubek musí být nejméně 3 mm, aby kov nehořel;
• mezera mezi výměníkem tepla a stěnami pece 10–15 mm musí kompenzovat roztažení kovu během ohřevu.

Instalační funkce

Nejjednodušší je instalovat výměník tepla současně s konstrukcí pece. Pokud jej instalujete do staré pece, budete muset část jeho zdiva rozebrat.

Postup:

1. Na připraveném základu pece je trubkový výměník tepla instalován přímo do dutiny pece.
2. Při dalším pokládání řad cihel je ponechán prostor pro vstupní a výstupní potrubí zařízení.
3. Po dokončení pokládky pece se výměník tepla připojí k topnému systému, systém se naplní vodou a vypálí se zkušební pec.

Video materiál vás zve, abyste se seznámili s užitečnými tipy pro vlastní výrobu tepelného výměníku:

Doposud jsme mluvili pouze o tepelných výměnících v systému ohřevu teplé vody. Věnujme pozornost dalším oblastem jejich aplikace.

Vytápění vzduchem

Pokud charakterizujeme systém ohřevu vzduchu, můžeme říci, že má více nevýhod než výhod. Vzduchové výměníky tepla pro vytápění nejsou v soukromém obytném sektoru příliš využívány, dosud se nestaly běžnými.

Výhodou tohoto systému je schopnost kombinovat vytápění s nuceným větráním. Možné chyby v jeho návrhu a instalaci však mohou minimalizovat výhody. Ve vzduchových kanálech je slyšet hluk ventilátorů a v místnostech je patrná teplotní nerovnováha.

Výměníky tepla pro ohřev vzduchu existují pro přímé i nepřímé vytápění. V první z nich se plyn nebo motorová nafta spalují přímo v samotném tepelném výměníku. Jiné modely používají střední topné médium.

Komínový výměník tepla

V chatkách a v lázních „lidových řemeslníků“ můžete vidět domácí vodní nebo vzduchový výměník tepla instalovaný na komíně malé kamny. Ukázalo se, že je to velmi výhodné: teplo nezmizí kouřem a jeho část se používá k ohřevu vody.

Instalací tepelného výměníku na komín pro vytápění můžete získat poměrně velké množství horké vody. To samozřejmě nestačí na vytápění celého domu, ale stačí dát do šatny jeden nebo dva radiátory. Výměník tepla pro komín můžete použít jak k vytápění, tak k rychlému ohřevu vody ve vaně.

Výroba takového zařízení může být velmi jednoduchá. Jako základ můžete vzít kus velké trubky o průměru 500-700 mm nebo svařit nerezovou nádrž. Ve středu konstrukce bude svislá trubka odpovídající průměru komínu a dvě trubky musí být svařeny nahoře a dole.

Tím, že se jeho teplota přivádí do tepelného výměníku, se produkty spalování opouštějící pec rychle ochladí. Z tohoto důvodu klesá tah v komíně a spalování paliva se trochu zpomaluje.

Výroba výměníku tepla pro vytápění vlastními rukama může být způsob, jak zajistit plnohodnotný ohřev vody v domě bez zakoupení nákladného vybavení.