Das Hauptelement jedes Heizsystems ist ein spezielles Gerät - ein Wärmetauscher zum Heizen eines Hauses, in dem Wärme vom Wärmeerzeuger auf das Kühlmittel übertragen wird. Auf dem modernen Markt wird eine große Anzahl verschiedener Heizkessel präsentiert, deren Vielfalt jedoch die Vorstellungskraft der Heimwerker in Bezug auf die unabhängige Herstellung solcher Geräte nicht einschränkt. In unserem Artikel werden die Leser gebeten herauszufinden, wofür ein Wärmetauscher in einer Heizungsanlage benötigt wird, wie man ihn selbst herstellt und wie man ihn anschließt.
Wärmetauscherfunktion in der Heizungsanlage
In Wohnluftheizungssystemen werden am häufigsten Oberflächenwärmetauscher des Heizungssystems verwendet, bei denen Wärmeenergie durch die Oberflächen der Metallwände des gegebenen Geräts übertragen wird.
Das Prinzip der Heizung durch einen Wärmetauscher wird am besten bei der Konstruktion von Gas-, Festbrennstoff- oder Elektrokesseln umgesetzt. Das Wasser zirkuliert durch die schlangenförmig gebogenen Rohre, die im Inneren des Heizgeräts installiert sind, und wird durch die Temperatur des brennenden Brennstoffs erwärmt. Das erwärmte Kühlmittel gelangt in die Rohrleitung des Heizsystems und gekühltes Wasser von den Heizkörpern tritt in den Wärmetauscher ein, um es zu ersetzen.
In vielen Einzelhäusern ist der Ofen bis heute die traditionelle Wärmequelle. Es ist gut zum Heizen einer kleinen Hütte, aber in einem Mehrzimmerhaus reicht die Wärmeleistung nicht aus. Daher wird in einem Privathaus ein Wärmetauscher im Heizsystem benötigt, um den Ofen in einen vollwertigen Wasserheizkessel zu verwandeln. Die Größe und Form eines hausgemachten Wärmetauschers zum Heizen sollte in die Abmessungen der Brennstoffkammer des Ofens passen. An dieses Gerät können Rohre und Heizkörper angeschlossen werden, und dann wird die Heizung des Hauses effizienter.
Arten von Wärmetauschern
Praktischer sind Wasserwärmetauscher zum Heizen. Dies liegt daran, dass Wasser Wärmeenergie viel besser überträgt als Luft. Es wird jedoch auch ein Luftwärmetauscher zum Heizen verwendet. Neben Wasser und Luft wird auch für den Schornstein zum Heizen ein Wärmetauscher verwendet, der nicht innen, sondern außen installiert wird.
Alle Industrieheizgeräte sind mit Wärmetauschern ausgestattet, deren Design maximal auf eine effiziente Wassererwärmung abgestimmt ist.
Ab Werk sind Wärmetauscher aus Kupfer. Das Rohr ist eine Spule, über deren Biegungen viele Platten liegen, die eine große Wärmeaustauschfläche bieten.
Es ist fast unmöglich, einen hausgemachten Wärmetauscher zum Heizen zu Hause so zu bauen, dass er genau wie ein Werkswärmetauscher ist. Daher müssen Sie eine einfachere Option wählen.
System-Design
Das Funktionsprinzip eines hausgemachten Wärmetauschers besteht darin, dass der Ofen Energie aus der Verbrennung von Holz oder Kohle auf ihn überträgt und das erwärmte Wasser durch Rohre in alle Räume verteilt wird. Diese Heizmethode ermöglicht den Bewohnern des Hauses eine gleichmäßige Wärmeverteilung. Darüber hinaus heizen sich alle Räume viel schneller auf und die Brennstoffkosten werden gesenkt.
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Ofenheizung eines Privathauses zu verbessern:
- bauen Sie einen Ofen "von Grund auf" für eine bestimmte Größe des Wärmetauschers;
- installieren Sie einen selbstgebauten Wärmetauscher, der auf die Größe des Feuerraums zugeschnitten ist, in den vorhandenen Ofen.
Durch die Herstellung eines Wärmetauschers zum Heizen mit eigenen Händen kann der Hausbesitzer sicher sein, dass sein Ofen mit Wasserkreislauf nicht schlechter funktioniert als ein echter Festbrennstoffkessel. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Einlass des Wärmetauschers im Ofen etwas höher über dem Boden liegt als bei Werkskesseln. Dies ist ein ziemlich signifikanter Unterschied, der die Geschwindigkeit der natürlichen Zirkulation des Kühlmittels beeinflussen kann.
Der Anschluss des Wärmetauschers an die Heizungsanlage muss so erfolgen, dass die Kaltwasserzuleitung (Rücklauf) möglichst tief liegt.
Wie bei einer konventionellen Heizungsanlage muss oben in die Rohrleitungen ein Ausdehnungsgefäß eingebaut werden. Es gleicht die Volumenänderung des erhitzten Wassers aus und gibt Luftblasen aus dem System ab. Wenn die Heizung über einen Naturumlauf-Wärmetauscher nicht ausreicht, um eine große Hütte zu beheizen, müssen Sie eine Umwälzpumpe in das System einbauen.
Um einen hausgemachten Wärmetauscher zum Heizen anzuschließen, werden 2 Anschlüsse verwendet: einer unten (Kaltwassereinlass), der andere oben (Warmauslass). Bei der Installation des Wärmetauschers muss die erforderliche Neigung der Rohre gemäß dem Schema vorgesehen werden.
Vorteile der Heizung mit Wärmetauscher
Wenn Sie verstehen, warum Sie einen Wärmetauscher in einer Heizungsanlage benötigen, können Sie mehrere klare Vorteile erkennen:
- Einfache Herstellung. Wenn im Haus bereits ein Ofen vorhanden ist, müssen Sie nur einen hausgemachten Wärmetauscher herstellen und ein Heizsystem installieren.
- Kombinierte Heizung. Neben der Beheizung des Hauses von der Oberfläche des Ofens wird eine Wasserheizung hinzugefügt.
- Vielzahl von Brennstoffen. Sie können den Ofen mit allen festen Energiequellen heizen, im Gegensatz zu Kesseln, die nur auf eine bestimmte Brennstoffart ausgerichtet sind.
- Schönes Aussehen. Es ist nützlich, das traditionelle Aussehen des russischen Ofens bei der Gestaltung eines Interieurs im nationalen Stil zu bewahren.
Zu den Nachteilen des Heizens über einen Wärmetauscher gehören: weniger hoher Wirkungsgrad im Vergleich zu Werkskesseln und das Fehlen einer automatischen Steuerung der Heizintensität des Kühlmittels.
Wie erstelle ich einen hausgemachten Wärmetauscher?
Die Form eines Wärmetauschers für Heimwerkerheizung kann unterschiedlich sein. Die gebräuchlichste Option ist ein Register mehrerer Stahl- oder Kupferrohre, aber auch plattenförmige Muster werden verwendet.
Die Temperatur in der Verbrennungszone ist sehr hoch, insbesondere beim Verbrennen von Kohle. Daher werden erhöhte Anforderungen an das Metall, aus dem die Elemente des Wärmetauschers hergestellt werden, die Rationalität seiner Konstruktion und die Qualität der Schweißnähte gestellt.
Materialien zum Herstellen
Wasserwärmetauscher zum Heizen haben die Aufgabe, eine optimale Wärmeübertragung zu gewährleisten, wobei der Grad der Wärmeleitfähigkeit des Metalls wichtig ist. Zum Beispiel leitet ein Stahlrohr 7 mal weniger Wärme als ein Kupferrohr. Daher werden bei gleichem Rohrdurchmesser zur Übertragung der gleichen Wärmemenge 25 Meter Stahlrohr statt 3,5 Meter Kupfer benötigt.
Kupferwärmetauscher sind am wirtschaftlichsten im Betrieb, aber auch teuer. Wärmetauscher aus einem Stahlrohr mit einem Durchmesser von mindestens 32 mm gelten als günstiger für die Eigenproduktion.
Soll der Ofen mit Kohle beheizt werden, ist es besser, einen gusseisernen Wärmetauscher zu installieren. Dieses Metall ist stärker und die Wände des Geräts brennen lange nicht aus.
Berechnung der Wärmetauscherleistung
Es ist ziemlich schwierig, die Kapazität eines Wärmetauschers für ein Heizsystem im Voraus zu berechnen. Dazu müssen Sie zu viele Faktoren berücksichtigen: Rohrdurchmesser, Spulenlänge, Metallwärmeleitfähigkeit, Kraftstoffverbrennungstemperatur, Kühlmittelzirkulationsrate usw. Die tatsächliche Fähigkeit eines Wärmetauschers, seine Funktionen zu erfüllen, wird nur klar nach Inbetriebnahme der Heizungsanlage.
Bei der Berechnung kann man davon ausgehen, dass 1 Meter eines Rohres mit einem Durchmesser von 50 mm, das als Wärmetauscher dient, 1 kW Wärmeleistung ergibt.
Sie können beispielsweise jedes bekannte Kesselmodell nehmen und entsprechend seinen Parametern Ihren eigenen hausgemachten Wärmetauscher herstellen.
Design-Merkmale
Ein aus glattwandigen Rohren geschweißter Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung eines Hauses wird als Register bezeichnet. Er sieht aus wie eine Art "Grill" und ist die beliebteste Form eines selbstgemachten Wärmetauschers. Neben dieser Konstruktion werden einfachere Geräte in Form eines rechteckigen oder zylindrischen Tanks hergestellt. Die Hauptsache ist, dass die Oberfläche für den Wärmeaustausch so groß wie möglich ist.
Bei der Herstellung eines Wärmetauschers mit eigenen Händen müssen mehrere Bedingungen beachtet werden:
- die Breite der inneren Hohlräume im Wärmetauscher muss mindestens 5 mm betragen, sonst kann das Wasser darin kochen;
- die Wandstärke der Rohre muss mindestens 3 mm betragen, damit das Metall nicht ausbrennt;
- ein Spalt von 10–15 mm zwischen Wärmetauscher und Ofenwänden muss die Ausdehnung des Metalls beim Erhitzen ausgleichen.
Installationsfunktionen
Am einfachsten ist es, den Wärmetauscher gleichzeitig mit dem Bau des Ofens zu installieren. Wenn Sie es in einen alten Ofen einbauen, müssen Sie einen Teil des Mauerwerks demontieren.
Verfahren:
- Auf dem vorbereiteten Fundament des Ofens wird ein Rohrbündelwärmetauscher direkt in den Ofenraum eingebaut.
- Beim weiteren Verlegen der Steinreihen bleibt Platz für die Ein- und Auslaufrohre des Gerätes.
- Nach Abschluss der Ofenverlegung wird der Wärmetauscher an die Heizungsanlage angeschlossen, die Anlage mit Wasser befüllt und ein Testofen befeuert.
Das Videomaterial lädt Sie ein, sich mit nützlichen Tipps zum Selbermachen eines Wärmetauschers vertraut zu machen:
Bisher haben wir nur von Wärmetauschern in einer Warmwasserheizung gesprochen. Lassen Sie uns auf andere Bereiche ihrer Anwendung achten.
Luftheizung
Wenn wir das Luftheizungssystem charakterisieren, können wir sagen, dass es mehr Nachteile als Vorteile hat. Luftwärmetauscher zum Heizen sind im privaten Wohnbereich nicht weit verbreitet, sie sind noch nicht alltäglich.
Der Vorteil dieses Systems ist die Möglichkeit, Heizung mit Zwangslüftung zu kombinieren. Mögliche Fehler bei der Konstruktion und Installation können jedoch die Vorteile minimieren. In den Luftkanälen sind Lüftergeräusche zu hören und in den Räumen sind Temperaturungleichgewichte zu spüren.
Wärmetauscher zur Lufterwärmung gibt es sowohl für die direkte Erwärmung als auch für die indirekte. Bei der ersten wird Gas oder Diesel direkt im Wärmetauscher selbst verbrannt. Andere Modelle verwenden ein Zwischenheizmedium.
Kaminwärmetauscher
Auf den Datschen und in den Bädern der "Volkshandwerker" sieht man einen selbstgebauten Wasser- oder Luftwärmetauscher, der auf dem Schornstein eines kleinen Ofens installiert ist. Es erweist sich als sehr profitabel: Die Hitze geht nicht mit dem Rauch weg, und ein Teil davon wird zum Erhitzen des Wassers verwendet.
Durch die Installation eines Wärmetauschers am Schornstein zum Heizen können Sie eine ziemlich große Menge heißes Wasser erhalten. Dies reicht natürlich nicht aus, um das ganze Haus zu heizen, aber es reicht aus, ein oder zwei Heizkörper in der Umkleidekabine zu platzieren. Sie können einen Wärmetauscher für den Schornstein sowohl zum Heizen als auch zum schnellen Erhitzen von Wasser in einer Badewanne verwenden.
Eine solche Vorrichtung kann sehr einfach herzustellen sein. Als Basis können Sie ein Stück eines großen Rohres mit einem Durchmesser von 500-700 mm nehmen oder einen Edelstahltank schweißen. In der Mitte der Struktur befindet sich ein vertikales Rohr, das dem Durchmesser des Schornsteins entspricht, und zwei Rohre müssen oben und unten angeschweißt werden.
Durch die Abgabe ihrer Temperatur an den Wärmetauscher kühlen die Verbrennungsprodukte, die den Ofen verlassen, schnell ab. Dadurch verringert sich der Zug im Schornstein und die Verbrennung des Brennstoffs verlangsamt sich etwas.
Die Herstellung eines Wärmetauschers zum Heizen mit eigenen Händen kann eine Möglichkeit sein, eine vollwertige Warmwasserbereitung in einem Haus zu ermöglichen, ohne teure Geräte zu kaufen.
Die Idee mit Gusseisenbatterien ist nicht schlecht, aber was ist mit Gummidichtungen zwischen den Abschnitten. In der Feuerbüchse brennen sie, und im Schornstein trocknen sie schnell aus und zerbröckeln, wenn sie nicht brennen.