Los principales tipos de intercambiadores de calor en el horno y sus métodos de instalación.

A pesar del uso generalizado de calderas de calefacción modernas, las estufas tradicionales no pierden su relevancia. Sin embargo, su eficacia a veces deja mucho que desear. Instalar un intercambiador de calor para el horno lo hará verdaderamente versátil. No solo se calentará el aire ambiente, sino también el refrigerante que circula por el sistema. No siempre es recomendable comprar una caldera nueva en toda regla. Especialmente si el dueño celoso tiene el deseo, la oportunidad y la guía para actuar.

El principio de funcionamiento y función del intercambiador de calor.

Un intercambiador de calor líquido es un contenedor, que forma parte de la estructura de un horno, equipado para su conexión a una tubería. El tanque se calienta, en contacto con los productos de combustión, y transfiere esta energía al agua. El agua, que se mueve a través del sistema, emite calor a los dispositivos de calefacción: radiadores, desde los cuales el aire se calienta por convección. El calentamiento del recipiente puede ser directo o indirecto, y la circulación del refrigerante puede ser natural o forzada.

Portador de calor

A menudo se utilizan anticongelantes a base de etilenglicol, propilenglicol, alcohol o aceite en lugar de agua. Su principal ventaja es su bajo punto de congelación, que oscila entre -30 y -70 ° C. Los números exactos dependen de la composición química y la concentración del líquido. El uso de dicha química tiene una serie de ventajas:

• protección de los elementos del sistema contra daños debidos a la descongelación;
• protección anticorrosión gracias a los aditivos adecuados;
• ausencia de abrasivos, sales y otras impurezas que destruyen (obstruyen) la tubería o los accesorios.

Algunos intercambiadores de calor, por ejemplo, para un baño, sirven no solo para dispositivos de calefacción, sino también para una ducha o un tanque separado. Por lo tanto, aquí se usa agua. Para evitar la descongelación, el dispositivo está diseñado para que el llenado de agua no lleve mucho tiempo. Si el baño o la sauna se calienta con frecuencia y las estructuras circundantes están aisladas con alta calidad, el problema desaparece.

El propilenglicol es caro, el alcohol y el aceite son peligrosos para el fuego y el etilenglicol es un portador de calor altamente tóxico.

Funciones del intercambiador de calor

La función del tanque de intercambio de calor, como parte de la estructura del horno, es recibir y transferir calor al refrigerante de los productos de combustión. Pero como elemento de un sistema más amplio (calefacción, suministro de agua), resuelve varios problemas.

• Distribuya el calor de manera uniforme y económica en todas las habitaciones con calefacción.
• Suministrar agua caliente a la casa (cabaña, cabaña, baños termales, apartamento, etc.).
• Acumule energía térmica para usar cuando la estufa no esté funcionando.

Un acumulador de calor conectado a un intercambiador de calor para una estufa de leña almacena energía debido a la capacidad calorífica del agente de almacenamiento. Por tanto, se puede realizar aislando cualquier contenedor. Un barril rociado con espuma de poliuretano y parcialmente lleno de escombros o arena ya es un acumulador de calor. Si está equipado con cuatro conexiones y correctamente conectado, la unidad se convertirá en un elemento funcional del sistema.

Al enfriarse en 1 ° C, el agua calienta 1 m3 de aire ambiente en reposo en 4 ° C. Esta es la razón del uso exitoso de acumuladores de calor de agua.

Tipos de intercambiadores de calor

Un dispositivo simple puede ser eficaz de diferentes formas, según el tipo. La clasificación se realiza según varios criterios.Los diferentes modelos de intercambiadores de calor de fábrica o artesanales, por ejemplo, en un baño, se diferencian:

• diseño,
• sitio de instalación,
• material.

Estos factores se afectan entre sí y sobre las características de la unidad de intercambio de calor en su conjunto: su costo, eficiencia, productividad, volumen del sistema, complejidad de la instalación, etc.

Diseño

Las diferencias de diseño dependen en gran medida del propósito del producto. Por ejemplo, calentar agua para lavar implica un volumen sustancial y una intensa transferencia de calor. Y el uso solo para calentar requiere una transferencia gradual de calor al refrigerante.

• La bobina es una tubería doblada en diferentes ángulos. Se calienta rápidamente, pero a menudo no tiene suficiente volumen. Adecuado para la instalación en una cámara de combustión de leña, detrás de una cámara de combustión, en un calentador, en una chimenea (si la bobina es espiral).
• El registro es un análogo de un radiador de tubería, quizás el más popular, versátil y energéticamente eficiente. Normalmente, se trata de varios tubos de gran diámetro conectados por tubos delgados. La elección de una forma específica y un lugar de instalación está limitada por la imaginación del autor, así como por el esquema general.
• Diplomat: uno o más contenedores interconectados con boquillas. Este es un modelo común, fácil de montar e instalar. Una estufa para un baño con un intercambiador de calor de este tipo proporcionará calor, calor, agua caliente. Desventajas: un volumen significativo reduce la velocidad de calentamiento, limita la elección de un lugar para la instalación. La forma primitiva no contribuye a la transferencia de calor en toda regla, interfiriendo con el calentamiento de partes de la estufa. Por lo tanto, es adecuado solo para la instalación dentro del calentador (si estamos hablando de una sauna), detrás de él o detrás de la cámara de combustión.
• La camisa de agua es una carcasa instalada en las partes del generador de calor calentadas desde el interior. A menudo, este es un cilindro con boquillas, colocado en la chimenea. Difícil para el montaje artesanal, propenso a goteras, pero no requiere desmontar la estufa para su instalación y es bastante efectivo.

La elección del modelo suele estar relacionada no tanto con la eficiencia y el precio como con la complejidad de la instalación. Por ejemplo, algunas modificaciones de "chaquetas" de agua, "bobinas" y "diplomáticos" se montan sin desmontar la estufa. El máximo es la modernización de una parte de la tubería o el reemplazo de la placa de hierro fundido (para cocinar) con un "diplomático".

Los registros de transferencia de calor generalmente se prefieren sobre otros dispositivos. Sin embargo, se instalan solo durante la construcción de una nueva estufa o una alteración grave de la anterior.

Material

Al diseñar una estufa o chimenea con algún tipo de intercambiador de calor, el ingeniero (o fabricante de la estufa) tiene en cuenta los parámetros de los materiales. Las propiedades requeridas son resistencia al fuego, elasticidad, resistencia a la corrosión, capacidad calorífica, conductividad térmica. Solo los metales tienen estas características.

• El acero es excelente en todos los aspectos, excepto en la resistencia a la corrosión. Sin embargo, si el refrigerante siempre está lleno, no se oxidará.
• El acero inoxidable no tiene más desventajas que el alto costo y la dificultad de soldar. El acero galvanizado casi nunca se usa debido a las emisiones tóxicas asociadas con las altas temperaturas.
• Hierro fundido, cuyas desventajas son la complejidad de la soldadura y una alta probabilidad de agrietamiento (debido a cambios bruscos de temperatura con calentamiento desigual).
• Cobre, que es bueno para todos, excepto por el alto precio y la soldadura de piezas. La soldadura "no retiene" el calor fuerte si se drena el agua, por lo que el uso de cobre es limitado.

La elección suele estar relacionada con la disponibilidad o disponibilidad del material. A menudo hay estufas de baño con un intercambiador de calor de hierro fundido, que es una batería modificada. La revisión consiste en soldar las uniones de los perfiles y tapones en los orificios extra. Así, se obtiene un registro de intercambio de calor que tiene todas las propiedades necesarias. Su desventaja es su incomodidad, lo que limita la elección del lugar.

Fabricación de bricolaje

Tomar una decisión sobre la auto-fabricación, por regla general, indica la presencia de algún tipo de herramienta y habilidades para trabajar con ella.Idealmente, se necesita un taller completo con un tornillo de banco, soldadura (de dos tipos), un banco de trabajo, un yunque, etc. Si el equipo deja mucho que desear, es posible ensamblar la modificación más simple: una espiral de cobre. bobina.

Ventajas de esta opción:

• El cobre es relativamente fácil de doblar y soldar.
• La bobina no contiene compuestos sujetos a fuertes temperaturas.
• La forma en espiral es simple, versátil y no requiere equipo sofisticado.
• La instalación de un intercambiador de calor de este tipo no requiere una modernización seria de la estructura del horno.

Una estufa de sauna con un intercambiador de calor de este tipo hará frente a todo lo que se puede esperar de ella: garantizará el funcionamiento de 2-3 radiadores de calefacción y calentará el agua en un tanque pequeño. Sin embargo, el calentador es responsable del microclima en la sala de vapor.

Consumibles

De las herramientas especiales para trabajar con cobre, solo se necesita un quemador de gas. Un profesional necesitará un cortatubos, un biselador y un cepillo de metal del tamaño adecuado. Sin embargo, todo esto se reemplaza por un molinillo, una lima (escofina), una esponja abrasiva suave. También necesitará un mínimo de consumibles:

• tubo de cobre recocido en bobina d32, longitud 3,5 - 4,5 m (dependiendo de la d de la chimenea);
• tomas de agua de transición (soldadura de rosca) d32 * 1.25 ”- 2 piezas;
• soldadura común de cobre duro y baja temperatura para soldadura fuerte a temperatura media (650 - 750 ° C);
• pasta de gumboil;
• esponja abrasiva suave;
• gas propano-butano para soldadura a temperatura media - 1 cilindro (0,5 l);
• arena fina tamizada lavada - 5 - 6 kg;
• tubería, grifos, válvulas "Mayevsky", radiadores.

Se requiere un "doblador de tubos", un tronco redondo uniforme. Con su ayuda, el intercambiador de calor para la estufa de sauna tomará la forma de una bobina en espiral. La longitud del tronco es de al menos 1 m, y el diámetro es igual a las dimensiones de la chimenea a la salida de la estufa. Como regla general, el parámetro depende del tamaño de la cámara de combustión y no es inferior a 10 cm.

El tronco debe asegurarse firmemente fijándolo con tacos o tornillos autorroscantes potentes entre dos árboles o paredes.

Algoritmo de ensamblaje

La parte más difícil del montaje es la espiral. Para hacer esto, la tubería deberá doblarse usando un tronco instalado rígidamente. El cobre no recocido no se puede doblar, por lo que debe comprar exactamente el que está en las bahías. La forma más sencilla de instalar un intercambiador de calor de serpentín en un horno de ladrillos (para calentar) es montarlo en una chimenea. Algoritmo de acciones:

1. Tape un extremo de la tubería de forma segura, por ejemplo, con un tapón sellado de fábrica.
2. Llene la tubería con arena derramando agua, golpeando con un martillo, sellando con una baqueta. Puede ser un tubo de plástico reforzado o una manguera de goma tapada.
3. Cuando la tubería esté llena, selle el relleno tanto como sea posible y luego tape el otro extremo. Trate de no "soltar" la arena.
4. Atornille una abrazadera en forma de U o redonda al tronco, que sujetará la tubería firmemente. La base "P" es perpendicular al doblador de tubería más cercano al extremo, y la ubicación alrededor de la circunferencia no importa.
5. Inserte el extremo de la bobina en la abrazadera, comience a enrollar lentamente el tubo alrededor del tronco.
6. Si aparece una sala en algún lugar, significa que la arena no es lo suficientemente densa en este lugar. Es aconsejable empezar de nuevo, pero, en teoría, puedes intentar golpear la sala con un martillo.
7. Si d de la chimenea es 150, y la longitud de la bahía es 4.5, debe obtener de 8 a 9 vueltas de espiral (no más de 35 a 40 cm de altura), así como dos "colas" de 30 a 40 cm cada una. .
8. Cortar los tapones, limpiar la arena, enjuagar la bobina.
9. Suelde las tomas de agua de transición a los extremos de la espiral.
10. Retire la tapa de la estufa o desmonte la puerta corredera (saque parte de la chimenea).
11. Coloque la "bobina" en la tubería lo más cerca posible de la estufa.
12. Montar la parte posterior de la chimenea, teniendo en cuenta los selladores necesarios, devanados (si los hay).

Ahora puede instalar y conectar otros elementos del sistema de calefacción, incluido un tanque de expansión abierto de tipo samovar, tubería, grifos, radiadores, válvulas de aire.Para mejorar la circulación natural, el diámetro de la tubería no debe ser mucho menor que las dimensiones del serpentín. Idealmente, también será de cobre, del mismo diámetro.

Una dificultad probable es una disminución del tiro debido a la eliminación involuntaria de calor de la chimenea. La solución es aumentar la longitud de la chimenea.

Opciones de instalación para la estructura de intercambio de calor.

La instalación de un intercambiador de calor de cualquier tipo implica una cantidad considerable de trabajo, especialmente si su eficiencia es de gran importancia. Por ejemplo, la espiral más simple de la chimenea puede calentarse un poco y no habrá circulación sin una bomba. Entonces hay que tomar medidas, hasta e incluyendo el rechazo de tal diseño. En la práctica, un intercambiador de calor para un horno, instalado en diferentes lugares, proporciona una eficiencia diferente. Convencionalmente, puede crear un TOP de este tipo, comenzando con la variedad más efectiva:

• registro en forma de U de hierro fundido o acero en la cámara de combustión;
• una camisa de agua alrededor de la cámara de combustión o en cualquiera de sus superficies;
• Diplomático en forma de U en la cámara de combustión;
• un diplomático directamente encima o detrás de la cámara de combustión, con máximo contacto;
• camisa de agua alrededor del calentador;
• registro, diplomático o serpentino en el calentador;
• diplomático o serpentino detrás de la estufa;
• chaqueta de agua de chimenea.

La bobina de chimenea es convencionalmente la opción menos eficaz. Sin embargo, la simplicidad del dispositivo elimina a menudo las desventajas. Además, la eficiencia se mejora de diversas formas. Entre ellos se encuentra el revestimiento de la bobina con una carcasa aislada térmicamente con relleno de huecos con arena o instalación de la estructura directamente en el calentador.

Todos los nombres son condicionales. Por ejemplo, tal diseño de fábrica no es infrecuente, cuando se construye un recipiente cúbico sobre la estufa. Puede considerarse una camisa o un diplomático.

Conexión correcta

Una estufa de leña o una chimenea con cualquier intercambiador de calor es solo una parte del sistema. Para su funcionamiento energéticamente eficiente, la circulación del refrigerante sigue siendo el factor clave. Incluso cuando se necesita claramente una bomba (por ejemplo, en una casa grande de dos o tres pisos), la circulación natural es importante. Gracias a ella, las tuberías no se rompen demasiado rápido debido al descongelamiento y el agua no hierve tan fácilmente si se corta la electricidad. Para mejorar la circulación, es aconsejable seguir las siguientes reglas:

• cuanto mayor sea la altura de las tuberías del intercambiador de calor, mejor;
• el tanque de expansión se coloca lo más alto posible, al lado de la estufa;
• una tubería va al tanque desde la tubería de ramificación superior;
• la tubería del tanque de expansión va a la entrada inferior del radiador;
• todas las secciones horizontales están hechas en ángulo (no menos de 3 mm por 1 m);
• Salga del radiador solo en el lado opuesto o en diagonal.

Otro punto importante es el rendimiento de la tubería. Cuanto más alto sea, mejor. Por lo tanto, no debe reducir el diámetro, construir codos y accesorios adicionales y también usar tuberías internas o de plástico oxidadas.

El intercambiador de calor se instala en la etapa del montaje del horno. Si estamos hablando de un diseño antiguo, no seas perezoso en desmontarlo. En este caso, será posible instalar el dispositivo más eficiente donde se requiera. En el camino se realizará una inspección detallada de la mampostería, así como otros detalles. Se eliminarán los defectos y fallas.