Ondanks het wijdverbreide gebruik van moderne verwarmingsketels, verliezen traditionele kachels hun relevantie niet. Hun effectiviteit laat soms echter te wensen over. Door een warmtewisselaar voor de oven te installeren, wordt deze echt veelzijdig. Niet alleen de omgevingslucht wordt opgewarmd, maar ook de koelvloeistof die door het systeem circuleert. Het kopen van een nieuwe volwaardige cv-ketel is niet altijd aan te raden. Vooral als de ijverige eigenaar het verlangen, de gelegenheid en de begeleiding voor actie heeft.
Het werkingsprincipe en de functie van de warmtewisselaar
Een vloeistofwarmtewisselaar is een container, onderdeel van een ovenstructuur, uitgerust voor aansluiting op een pijpleiding. De tank warmt op, in contact met de verbrandingsproducten, en draagt deze energie over aan het water. Water, dat door het systeem beweegt, geeft warmte af aan verwarmingsapparaten - radiatoren, van waaruit de lucht convectie wordt verwarmd. De verwarming van de container kan direct of indirect zijn en de circulatie van het koelmiddel kan natuurlijk of geforceerd zijn.
Warmtedrager
In plaats van water worden vaak antivriesmiddelen gebruikt op basis van ethyleenglycol, propyleenglycol, alcohol of olie. Hun belangrijkste voordeel is hun lage vriespunt, variërend van -30 tot -70 ° C. De exacte aantallen zijn afhankelijk van de chemische samenstelling en concentratie van de vloeistof. Het gebruik van dergelijke chemie heeft een aantal voordelen:
- bescherming van systeemelementen tegen schade door ontdooien;
- anti-corrosiebescherming door geschikte additieven;
- afwezigheid van schuurmiddelen, zouten en andere onzuiverheden die de pijpleiding of fittingen vernietigen (verstoppen).
Sommige warmtewisselaars, bijvoorbeeld voor een bad, dienen niet alleen voor verwarmingsapparaten, maar ook voor een douche of een aparte tank. Daarom wordt hier water gebruikt. Om ontdooien te voorkomen, is het apparaat zo ontworpen dat het vullen van water niet veel tijd kost. Als het badhuis of de sauna vaak wordt verwarmd en de omsluitende constructies van hoge kwaliteit zijn geïsoleerd, is het probleem verholpen.
Propyleenglycol is duur, alcohol en olie zijn brandgevaarlijk en ethyleenglycol is een zeer giftige warmtedrager.
Warmtewisselaar functies
- Verdeel de warmte gelijkmatig en zuinig over de verwarmde ruimtes.
- Voorzie het huis (huisje, huisje, badhuis, appartement, etc.) van warm water.
- Verzamel warmte-energie voor gebruik wanneer de kachel niet werkt.
Een warmteaccumulator aangesloten op een warmtewisselaar voor een houtkachel slaat energie op dankzij de warmtecapaciteit van het opslagmiddel. Daarom kan het worden gemaakt door elke container te isoleren. Een vat overgoten met polyurethaanschuim en gedeeltelijk gevuld met puin of zand is al een warmteaccumulator. Indien uitgerust met vier aansluitingen en correct aangesloten, wordt de unit een functioneel element van het systeem.
Door 1°C af te koelen, verwarmt water 1 m3 stilstaande omgevingslucht met 4°C. Dit is de reden voor het succesvolle gebruik van water-warmteaccumulatoren.
Soorten warmtewisselaars
Een eenvoudig apparaat kan op verschillende manieren effectief zijn - afhankelijk van het type. De classificatie wordt uitgevoerd op basis van verschillende criteria.Verschillende modellen fabrieks- of zelfgemaakte warmtewisselaars, bijvoorbeeld in een bad, verschillen:
- ontwerp,
- opstelplaats,
- materiaal.
Deze factoren beïnvloeden elkaar en de kenmerken van de warmtewisselaar als geheel: de kosten, efficiëntie, productiviteit, systeemvolume, installatiecomplexiteit, enz.
Ontwerp
Ontwerpverschillen zijn grotendeels afhankelijk van het doel van het product. Het verwarmen van water om te wassen gaat bijvoorbeeld gepaard met een aanzienlijk volume en een intense warmteoverdracht. En alleen gebruiken voor verwarming vereist een geleidelijke overdracht van warmte naar het koelmiddel.
- De spoel is een pijp die onder verschillende hoeken is gebogen. Warmt snel op, maar heeft vaak niet genoeg volume. Geschikt voor installatie in een houtgestookte vuurhaard, achter een vuurhaard, in een kachel, op een schoorsteen (als de spoel spiraalvormig is).
- Het register is een analoog van een pijpradiator, misschien wel de meest populaire, veelzijdige, energiezuinige. Meestal zijn dit verschillende buizen met een grote diameter die zijn verbonden door dunne buizen. De keuze voor een specifieke vorm en plaats van installatie wordt beperkt door de verbeeldingskracht van de auteur, evenals door het algemene schema.
- Diplomat - een of meer onderling verbonden containers met sproeiers. Dit is een gangbaar model, eenvoudig te monteren en te installeren. Een kachel voor een bad met een warmtewisselaar van dit type zorgt voor warmte, warmte en warm water. Nadelen - een aanzienlijk volume vermindert de verwarmingssnelheid, beperkt de keuze van een plaats voor installatie. De primitieve vorm draagt niet bij aan een volwaardige warmteoverdracht en interfereert met de verwarming van delen van de kachel zelf. Daarom is het alleen geschikt voor installatie in de kachel (als we het hebben over een sauna), erachter of achter de vuurhaard.
- De watermantel is een behuizing die is geïnstalleerd op de delen van de warmtegenerator die van binnenuit worden verwarmd. Vaak is dit een cilinder met sproeiers, op de schoorsteen geplaatst. Moeilijk voor ambachtelijke montage, vatbaar voor lekken, maar vereist geen demontage van de kachel voor installatie en is behoorlijk effectief.
De keuze van het model is meestal niet zozeer gerelateerd aan efficiëntie en prijs als wel aan de complexiteit van de installatie. Sommige aanpassingen van water "jassen", "spoelen" en "diplomaten" worden bijvoorbeeld gemonteerd zonder de kachel te demonteren. Het maximum is de modernisering van een deel van de leiding of vervanging van de gietijzeren kachel (om te koken) door een "diplomaat".
Warmteoverdrachtregisters hebben over het algemeen de voorkeur boven andere apparaten. Ze worden echter alleen geïnstalleerd tijdens de bouw van een nieuwe kachel of een serieuze wijziging van de oude.
Materiaal
Bij het ontwerpen van een kachel of haard met een soort warmtewisselaar houdt de ingenieur (of kachelmaker) rekening met de parameters van de materialen. De vereiste eigenschappen zijn brandwerendheid, elasticiteit, corrosiebestendigheid, warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid. Alleen metalen hebben deze eigenschappen.
- Staal is in alle opzichten uitstekend, behalve corrosiebestendigheid. Als de koelvloeistof echter altijd gevuld is, zal deze niet roesten.
- Roestvrij staal heeft geen andere nadelen dan de hoge kosten en moeilijkheidsgraad van het lassen. Gegalvaniseerd staal wordt bijna nooit gebruikt vanwege de giftige emissies die gepaard gaan met hoge temperaturen.
- Gietijzer, waarvan de nadelen de complexiteit van het lassen en een grote kans op scheuren zijn (vanwege plotselinge temperatuurveranderingen met ongelijkmatige verwarming).
- Koper, dat is goed voor iedereen, behalve de hoge prijs en het solderen van onderdelen. Soldeer "houdt" geen sterke warmte vast als het water wordt afgevoerd, daarom is het gebruik van koper beperkt.
De keuze hangt meestal samen met de beschikbaarheid of beschikbaarheid van het materiaal. Vaak zijn er badkachels met een gietijzeren warmtewisselaar, dat is een gemodificeerde batterij. De revisie bestaat uit het lassen van de verbindingen van de secties en pluggen in de extra gaten. Zo wordt een warmtewisselaarregister verkregen dat alle benodigde eigenschappen heeft. Het nadeel is de omslachtigheid, die de keuze van de locatie beperkt.
DIY maken
Het nemen van een beslissing over zelfproductie duidt in de regel op de aanwezigheid van een soort gereedschap en vaardigheden om ermee te werken.Idealiter is een volwaardige werkplaats nodig met een bankschroef, lassen (van twee soorten), een werkbank, een aambeeld, enz. Als de apparatuur veel te wensen overlaat, is het mogelijk om de eenvoudigste wijziging te monteren - een koperen spiraal spoel.
Voordelen van deze optie:
- Koper is relatief gemakkelijk te buigen en te solderen.
- De spoel bevat geen verbindingen die onderhevig zijn aan sterke hitte.
- De spiraalvorm is eenvoudig, veelzijdig en vereist geen geavanceerde apparatuur.
- De installatie van een dergelijke warmtewisselaar vereist geen serieuze modernisering van de ovenstructuur.
Een saunakachel met zo'n warmtewisselaar kan alles aan wat ervan mag worden verwacht: het zorgt voor de werking van 2 - 3 verwarmingsradiatoren en verwarmt het water in een kleine tank. De kachel is niettemin verantwoordelijk voor het microklimaat in het stoombad.
Verbruiksartikelen
Van de speciale gereedschappen voor het werken met koper is alleen een gasbrander nodig. Een professional heeft een pijpsnijder, een afschuinmachine en een metalen borstel van de juiste maat nodig. Dit alles wordt echter vervangen door een slijpmachine, een vijl (rasp), een zachte schuurspons. U hebt ook een minimum aan verbruiksartikelen nodig:
- gegloeide koperen buis in een spoel d32, lengte 3,5 - 4,5 m (afhankelijk van de d van de schoorsteen);
- overgangswateraansluitingen (draadsolderen) d32 * 1,25 "- 2 stuks;
- gewone lage temperatuur en hard koperen soldeer voor middellange temperatuur solderen (650 - 750 ° C);
- kauwgompasta;
- zachte schuurspons;
- propaan-butaangas voor hardsolderen bij middelhoge temperatuur - 1 cilinder (0,5 l);
- gewassen gezeefd fijn zand - 5 - 6 kg;
- pijpleiding, kranen, kleppen "Mayevsky", radiatoren.
Een "pijpenbuiger" is vereist - een gelijkmatige ronde stam. Met zijn hulp zal de warmtewisselaar voor de saunakachel de vorm aannemen van een spiraalspiraal. De lengte van de stam is minimaal 1 m en de diameter is gelijk aan de afmetingen van de schoorsteen bij de uitgang van de kachel. In de regel hangt de parameter af van de grootte van de vuurhaard en is deze niet minder dan 10 cm.
De stam moet stevig worden vastgezet door deze met krachtige zelftappende schroeven / pluggen tussen twee bomen of muren te bevestigen.
Assemblage-algoritme
Het moeilijkste deel van de montage is het spiraliseren. Om dit te doen, moet de buis worden gebogen met behulp van een vast geïnstalleerde stam. Niet-gegloeid koper kan niet worden gebogen, dus u moet precies degene in de baaien kopen. De eenvoudigste manier om een spiraalwarmtewisselaar in een steenoven (voor verwarming) te installeren, is door deze op een schoorsteen te monteren. Algoritme van acties:
- Sluit het ene uiteinde van de leiding stevig af, bijvoorbeeld met een in de fabriek afgedichte plug.
- Vul de buis met zand door water te morsen, te kloppen met een hamer, af te dichten met een laadstok. Dit kan een versterkte kunststof buis zijn of een afgesloten rubberen slang.
- Als de leiding vol is, sluit u de vuller zo goed mogelijk af en sluit u vervolgens het andere uiteinde af. Probeer het zand niet "los te maken".
- Schroef een U-vormige of ronde klem op de stam, die de buis stevig vasthoudt. De basis "P" staat loodrecht op de pijpenbuiger dichter bij het einde, en de locatie rond de omtrek doet er niet toe.
- Steek het uiteinde van de spoel in de klem, begin langzaam de buis om de stam te wikkelen.
- Als er ergens een hal verschijnt, betekent dit dat het zand op deze plek niet dicht genoeg is. Het is raadzaam om helemaal opnieuw te beginnen, maar in theorie kun je proberen met een hamer eruit te slaan.
- Als d van de schoorsteen 150 is en de lengte van de baai 4,5 is, moet u 8 - 9 windingen van de spiraal krijgen (niet meer dan 35 - 40 cm hoog), evenals twee "staarten" van elk 30 - 40 cm .
- Knip de pluggen af, maak het zand schoon, spoel de spoel af.
- Soldeer de overgangswateraansluitingen aan de uiteinden van de spiraal.
- Verwijder het deksel van de kachel of demonteer de schuifpoort (neem een deel van de schoorsteen eruit).
- Plaats de "spoel" op de pijp zo dicht mogelijk bij de kachel.
- Monteer de schoorsteen terug, rekening houdend met de nodige kits, wikkelingen (indien aanwezig).
Nu kunt u de rest van het verwarmingssysteem installeren en aansluiten, inclusief een open samovar-type expansievat, pijpleiding, kranen, radiatoren, luchtkleppen.Om de natuurlijke circulatie te verbeteren, mag de diameter van de leidingen niet veel kleiner zijn dan de afmetingen van de spoel. Idealiter zal het ook koper zijn, met dezelfde diameter.
Een waarschijnlijke moeilijkheid is een afname van de trek als gevolg van onbedoelde warmteafvoer uit de schoorsteen. De oplossing is om de lengte van de schoorsteen te vergroten.
Installatiemogelijkheden voor de warmtewisselaarstructuur
De installatie van een warmtewisselaar van welke aard dan ook brengt een aanzienlijke hoeveelheid werk met zich mee, vooral als de efficiëntie ervan van groot belang is. De eenvoudigste spiraal op de schoorsteen kan bijvoorbeeld iets opwarmen en zonder pomp is er helemaal geen circulatie. Dan moet je maatregelen nemen, tot en met het verlaten van zo'n ontwerp. In de praktijk geeft één warmtewisselaar voor een oven, geïnstalleerd op verschillende plaatsen, een verschillend rendement. Conventioneel kun je zo'n TOP verzinnen, te beginnen met de meest effectieve variëteit:
- gietijzeren of stalen U-vormige register in de vuurhaard;
- een watermantel rond de vuurhaard of op een van de oppervlakken;
- U-vormige diplomaat in de vuurkist;
- een diplomaat direct boven of achter de vuurhaard, met maximaal contact;
- watermantel rond de verwarming;
- register, diplomaat of serpentijn in de kachel;
- diplomaat of serpentijn achter de kachel;
- schoorsteen watermantel.
De schoorsteenspoel is conventioneel de minst effectieve optie. De eenvoud van het apparaat elimineert echter vaak de nadelen. Bovendien wordt de efficiëntie op verschillende manieren verbeterd. Onder hen is de voering van de spoel met een thermisch geïsoleerde behuizing met het vullen van holtes met zand of installatie van de structuur rechtstreeks in de verwarmer.
Alle namen zijn voorwaardelijk. Zo'n fabrieksontwerp is bijvoorbeeld niet ongebruikelijk, wanneer een kubusvormige container boven de kachel wordt ingebouwd. Het kan worden beschouwd als een overhemd of een diplomaat.
Juiste verbinding
- hoe hoger de oploop van de leidingen van de warmtewisselaar in hoogte, hoe beter;
- het expansievat wordt zo hoog mogelijk naast de kachel geplaatst;
- een pijp gaat vanaf de bovenste aftakleiding naar de tank;
- de leiding van het expansievat gaat naar de onderste inlaat van de radiator;
- alle horizontale secties zijn onder een hoek gemaakt (niet minder dan 3 mm per 1 m);
- verlaat de radiator alleen aan de andere kant of diagonaal.
Een ander belangrijk punt is de doorvoer van de pijpleiding. Hoe hoger het is, hoe beter. Daarom moet u de diameter niet verkleinen, extra bochten, fittingen inbouwen en ook verroeste binnen- of kunststofbuizen gebruiken.
De warmtewisselaar wordt geïnstalleerd in het stadium van de ovenassemblage. Als we het hebben over een oud ontwerp, wees dan niet lui om het te demonteren. In dit geval is het mogelijk om het meest efficiënte apparaat te installeren waar het nodig is. Onderweg zal een gedetailleerde inspectie van het metselwerk, evenals andere details, worden uitgevoerd. Defecten en gebreken worden geëlimineerd.
