Główne typy wymienników ciepła w piecu i metody jego instalacji

Pomimo powszechnego stosowania nowoczesnych kotłów grzewczych, tradycyjne piece nie tracą na znaczeniu. Jednak ich skuteczność czasami pozostawia wiele do życzenia. Zainstalowanie wymiennika ciepła do piekarnika sprawi, że będzie on naprawdę wszechstronny. Ogrzane zostanie nie tylko powietrze z otoczenia, ale także płyn chłodzący krążący w systemie. Kupowanie nowego pełnowartościowego kotła nie zawsze jest wskazane. Zwłaszcza jeśli gorliwy właściciel ma chęć, okazję i wskazówki do działania.

Zasada działania i funkcja wymiennika ciepła

Cieczowy wymiennik ciepła to zbiornik będący częścią konstrukcji pieca, przystosowany do podłączenia do rurociągu. Zbiornik nagrzewa się w kontakcie z produktami spalania i przekazuje tę energię wodzie. Woda przepływając przez system oddaje ciepło do urządzeń grzewczych - grzejników, z których powietrze jest ogrzewane konwekcyjnie. Ogrzewanie pojemnika może być bezpośrednie lub pośrednie, a obieg chłodziwa może być naturalny lub wymuszony.

Nośnik ciepła

Zamiast wody często stosuje się płyny zapobiegające zamarzaniu na bazie glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, alkoholu lub oleju. Ich główną zaletą jest niska temperatura zamarzania, od -30 do -70°C. Dokładne liczby zależą od składu chemicznego i stężenia cieczy. Zastosowanie takiej chemii ma szereg zalet:

• ochrona elementów systemu przed uszkodzeniem w wyniku odszraniania;
• zabezpieczenie antykorozyjne dzięki odpowiednim dodatkom;
• brak materiałów ściernych, soli i innych zanieczyszczeń niszczących (zatykających) rurociąg lub armaturę.

Niektóre wymienniki ciepła, na przykład do kąpieli, służą nie tylko urządzeniom grzewczym, ale także prysznicowi lub osobnemu zbiornikowi. Dlatego używa się tutaj wody. Aby uniknąć rozmrażania, urządzenie zostało zaprojektowane tak, aby napełnianie wody nie zajmowało dużo czasu. Jeśli kąpiel lub sauna są często ogrzewane, a otaczające konstrukcje są izolowane wysokiej jakości, problem jest usuwany.

Glikol propylenowy jest drogi, alkohol i olej są niebezpieczne dla ognia, a glikol etylenowy jest wysoce toksycznym nośnikiem ciepła.

Funkcje wymiennika ciepła

Zadaniem zbiornika wymiennika ciepła, będącego częścią konstrukcji pieca, jest odbieranie i przekazywanie ciepła do chłodziwa z produktów spalania. Ale jako element szerszego systemu (ogrzewanie, zaopatrzenie w wodę) rozwiązuje kilka problemów.

• Równomierne i ekonomiczne rozprowadzenie ciepła w ogrzewanych pomieszczeniach.
• Zaopatrzyć dom (domek, domek, łaźnię, mieszkanie itp.) w ciepłą wodę.
• Gromadzić energię cieplną do wykorzystania, gdy piec nie pracuje.

Akumulator ciepła połączony z wymiennikiem ciepła do pieca opalanego drewnem magazynuje energię dzięki pojemności cieplnej czynnika magazynującego. Dlatego można go wykonać izolując dowolny pojemnik. Beczka oblana pianką poliuretanową i częściowo wypełniona gruzem lub piaskiem jest już akumulatorem ciepła. Urządzenie wyposażone w cztery przyłącza i prawidłowo podłączone, stanie się funkcjonalnym elementem systemu.

Schładzając o 1°C woda podgrzewa 1 m3 nieruchomego powietrza otoczenia o 4°C. To jest powód udanego stosowania wodnych akumulatorów ciepła.

Rodzaje wymienników ciepła

Proste urządzenie może być skuteczne na różne sposoby – w zależności od typu. Klasyfikacja odbywa się według kilku kryteriów.Różne modele fabrycznych lub domowych wymienników ciepła, na przykład w wannie, różnią się:

• projekt,
• miejsce instalacji,
• materiał.

Czynniki te wpływają na siebie nawzajem oraz na charakterystykę jednostki wymiany ciepła jako całości: jej koszt, wydajność, wydajność, objętość systemu, złożoność instalacji itp.

Projekt

Różnice konstrukcyjne w dużej mierze zależą od przeznaczenia produktu. Na przykład, podgrzewanie wody do prania wiąże się ze znaczną objętością i intensywnym przenoszeniem ciepła. A użycie tylko do ogrzewania wymaga stopniowego przenoszenia ciepła do chłodziwa.

• Cewka to rura wygięta pod różnymi kątami. Szybko się nagrzewa, ale często nie ma wystarczającej objętości. Nadaje się do montażu w palenisku opalanym drewnem, za paleniskiem, w piecu, na kominie (jeśli wężownica jest spiralna).
• Rejestr jest odpowiednikiem grzejnika rurowego, być może najpopularniejszego, wszechstronnego, energooszczędnego. Zazwyczaj jest to kilka rur o dużej średnicy połączonych cienkimi rurkami. Wybór konkretnej formy i miejsca instalacji jest ograniczony zarówno wyobraźnią autora, jak i ogólnym schematem.
• Diplomat - jeden lub więcej połączonych pojemników z dyszami. Jest to typowy model, łatwy w montażu i instalacji. Piec do kąpieli z wymiennikiem ciepła tego typu zapewni ciepło, ciepło, ciepłą wodę. Wady - znaczna objętość zmniejsza szybkość ogrzewania, ogranicza wybór miejsca do instalacji. Prymitywna forma nie przyczynia się do pełnoprawnego transferu ciepła, zakłócając ogrzewanie części samego pieca. Dlatego dobrze nadaje się tylko do montażu wewnątrz pieca (jeśli mówimy o saunie), za nim lub za paleniskiem.
• Płaszcz wodny to obudowa montowana na częściach wytwornicy ciepła ogrzewanych od wewnątrz. Często jest to cylinder z dyszami, zakładany na komin. Trudny w montażu rękodzielniczym, podatny na przecieki, ale nie wymaga demontażu pieca do instalacji i jest dość skuteczny.

Wybór modelu związany jest zwykle nie tyle z wydajnością i ceną, co ze złożonością instalacji. Na przykład niektóre modyfikacje „kurtek”, „cewek” i „dyplomatów” są montowane bez demontażu pieca. Maksimum to modernizacja części rury lub wymiana żeliwnego pieca (do gotowania) na „dyplomata”.

Rejestry wymiany ciepła są generalnie preferowane w stosunku do innych urządzeń. Są one jednak instalowane tylko podczas budowy nowego pieca lub poważnej przebudowy starego.

Materiał

Projektując piec lub kominek z jakimś wymiennikiem ciepła, inżynier (lub producent pieca) bierze pod uwagę parametry materiałów. Wymagane właściwości to ognioodporność, elastyczność, odporność na korozję, pojemność cieplna, przewodność cieplna. Tylko metale mają te cechy.

• Stal jest doskonała pod każdym względem, z wyjątkiem odporności na korozję. Jeśli jednak płyn chłodzący jest zawsze napełniony, nie będzie rdzewieć.
• Stal nierdzewna nie ma innych wad poza wysokim kosztem i trudnością spawania. Stal ocynkowana prawie nigdy nie jest używana ze względu na toksyczne emisje związane z wysokimi temperaturami.
• Żeliwo, którego wadami są złożoność spawania i wysokie prawdopodobieństwo pękania (z powodu nagłych zmian temperatury przy nierównomiernym ogrzewaniu).
• Miedź, która jest dobra dla każdego, z wyjątkiem wysokiej ceny i lutowania części. Lut „nie trzyma” silnego ciepła po spuszczeniu wody, dlatego stosowanie miedzi jest ograniczone.

Wybór jest zwykle związany z dostępnością lub dostępnością materiału. Często zdarzają się piece do kąpieli z żeliwnym wymiennikiem ciepła, który jest zmodyfikowaną baterią. Rewizja polega na wspawaniu połączeń kształtowników i zaślepek w dodatkowych otworach. W ten sposób uzyskuje się rejestr wymiany ciepła, który ma wszystkie niezbędne właściwości. Jego wadą jest uciążliwość, która ogranicza wybór lokalizacji.

Zrób to sam

Podjęcie decyzji o samodzielnym wytwarzaniu z reguły wskazuje na obecność jakiegoś narzędzia i umiejętności do pracy z nim.Idealnie potrzebny jest pełnoprawny warsztat z imadłem, spawaniem (dwóch rodzajów), stołem warsztatowym, kowadłem itp. Jeśli sprzęt pozostawia wiele do życzenia, możliwe jest zmontowanie najprostszej modyfikacji - miedzianej spirali cewka.

Plusy tej opcji:

• Miedź jest stosunkowo łatwa do gięcia i lutowania.
• Cewka nie zawiera związków poddawanych silnemu nagrzewaniu.
• Kształt spirali jest prosty, uniwersalny i nie wymaga skomplikowanego sprzętu.
• Instalacja takiego wymiennika ciepła nie wymaga poważnej modernizacji konstrukcji pieca.

Piec do sauny z takim wymiennikiem ciepła poradzi sobie ze wszystkim, czego można się po nim spodziewać: zapewni pracę 2 - 3 grzejników, a wodę podgrzeje w małym zbiorniku. Grzałka odpowiada jednak za mikroklimat w łaźni parowej.

Materiały eksploatacyjne

Ze specjalnych narzędzi do pracy z miedzią potrzebny jest tylko palnik gazowy. Profesjonalista będzie potrzebował obcinaka do rur, ukosowarki i metalowej szczotki o odpowiednim rozmiarze. Wszystko to jednak zastępuje szlifierka, pilnik (tarnik), miękka gąbka ścierna. Będziesz także potrzebować minimum materiałów eksploatacyjnych:

• rura miedziana wyżarzona w wężownicy d32 o długości 3,5 - 4,5 m (w zależności od średnicy komina);
• przejściowe gniazda wody (lutowanie gwintowe) d32 * 1,25 ”- 2 szt;
• popularne luty niskotemperaturowe i twarde miedziane do lutowania średniotemperaturowego (650 - 750°C);
• pasta gumboilowa;
• miękka gąbka ścierna;
• gaz propan-butan do lutowania średniotemperaturowego - 1 cylinder (0,5 l);
• umyty przesiany drobny piasek - 5 - 6 kg;
• rurociąg, krany, zawory „Mayevsky”, grzejniki.

Wymagana jest „giętarka do rur” - równa okrągła kłoda. Z jego pomocą wymiennik ciepła do pieca do sauny przyjmie formę spiralnej wężownicy. Długość kłody wynosi co najmniej 1 m, a średnica jest równa wymiarom komina na wyjściu z pieca. Z reguły parametr zależy od wielkości paleniska i nie jest mniejszy niż 10 cm.

Kłodę należy mocno zabezpieczyć, mocując ją mocnymi wkrętami samogwintującymi / kołkami między dwoma drzewami lub ścianami.

Algorytm składania

Najtrudniejszą częścią montażu jest spirala. Aby to zrobić, rura będzie musiała zostać zgięta za pomocą sztywno zainstalowanego dziennika. Niewyżarzonej miedzi nie można giąć, więc musisz kupić dokładnie tę, która znajduje się w zatokach. Najłatwiejszym sposobem zainstalowania wężownicowego wymiennika ciepła w piecu ceglanym (do ogrzewania) jest zamontowanie go na kominie. Algorytm działania:

1. Dokładnie zatkaj jeden koniec rury, na przykład za pomocą fabrycznie uszczelnionego korka.
2. Napełnij rurę piaskiem, rozlewając wodę, stukając młotkiem, uszczelniając wyciorem. Może to być wzmocniona plastikowa rura lub zatkany gumowy wąż.
3. Gdy rura jest pełna, uszczelnij wypełniacz tak bardzo, jak to możliwe, a następnie zatkaj drugi koniec. Staraj się nie „rozluźniać” piasku.
4. Przykręć do kłody zacisk w kształcie litery U lub okrągły, który będzie mocno przytrzymywał rurę. Podstawa „P” jest prostopadła do giętarki do rur bliżej końca, a położenie na obwodzie nie ma znaczenia.
5. Włóż koniec cewki do zacisku, zacznij powoli nawijać rurę wokół kłody.
6. Jeśli gdzieś pojawia się hala, to znaczy, że w tym miejscu piasek nie jest wystarczająco gęsty. Wskazane jest, aby zacząć wszystko od nowa, ale teoretycznie można spróbować uderzyć młotkiem.
7. Jeśli d komina wynosi 150, a długość wnęki 4,5, należy uzyskać 8 - 9 zwojów spirali (nie więcej niż 35 - 40 cm wysokości), a także dwa "ogony" 30 - 40 cm każdy .
8. Odetnij korki, wyczyść piasek, opłucz cewkę.
9. Przylutuj gniazda wody przejściowej do końców spirali.
10. Zdjąć pokrywę osłaniającą nagrzewnicę lub zdemontować szyber kominowy (wyjąć część komina).
11. Umieść „cewkę” na rurze jak najbliżej pieca.
12. Złóż komin z powrotem, biorąc pod uwagę niezbędne uszczelniacze, uzwojenia (jeśli występują).

Teraz możesz zainstalować i podłączyć resztę systemu grzewczego, w tym otwarty zbiornik wyrównawczy typu samowar, rurociąg, krany, grzejniki, zawory powietrzne.Aby poprawić naturalną cyrkulację, średnica orurowania nie powinna być dużo mniejsza niż wymiary wężownicy. Idealnie będzie to również miedź o tej samej średnicy.

Prawdopodobną trudnością jest zmniejszenie ciągu z powodu niezamierzonego odprowadzania ciepła z komina. Rozwiązaniem jest zwiększenie długości komina.

Możliwości montażu konstrukcji wymiennika ciepła

Instalacja wszelkiego rodzaju wymiennika ciepła wiąże się ze znacznym nakładem pracy, zwłaszcza jeśli jego wydajność ma duże znaczenie. Na przykład najprostsza spirala na kominie może się nieco nagrzać, a bez pompy nie będzie w ogóle cyrkulacji. Następnie trzeba podjąć kroki, aż do odrzucenia takiego projektu włącznie. W praktyce jeden wymiennik ciepła dla pieca, zainstalowany w różnych miejscach, daje różną wydajność. Konwencjonalnie możesz stworzyć taki TOP, zaczynając od najskuteczniejszej odmiany:

• żeliwny lub stalowy rejestr w kształcie litery U w palenisku;
• płaszcz wodny wokół paleniska lub na dowolnej jego powierzchni;
• dyplomata w kształcie litery U w palenisku;
• dyplomata bezpośrednio nad lub za paleniskiem, z maksymalnym kontaktem;
• płaszcz wodny wokół grzejnika;
• rejestr, dyplomata lub serpentyna w piecu;
• dyplomata lub serpentyna za piecem;
• płaszcz wodny komina.

Wężownica kominowa jest konwencjonalnie najmniej skuteczną opcją. Jednak prostota urządzenia często eliminuje wady. Ponadto wydajność jest poprawiana na różne sposoby. Wśród nich - wyłożenie wężownicy z izolowaną termicznie obudową z wypełnieniem pustych przestrzeni piaskiem lub montaż konstrukcji bezpośrednio w nagrzewnicy.

Wszystkie nazwy są warunkowe. Na przykład taki fabryczny projekt nie jest niczym niezwykłym, gdy nad piecem wbudowany jest sześcienny pojemnik. Może być uważany za koszulę lub dyplomatę.

Prawidłowe połączenie

Piec na drewno lub kominek z dowolnym wymiennikiem ciepła to tylko część systemu. Ze względu na efektywność energetyczną cyrkulacja chłodziwa pozostaje kluczowym czynnikiem. Nawet jeśli pompa jest wyraźnie potrzebna (na przykład w dużym dwu- lub trzypiętrowym domu), ważna jest naturalna cyrkulacja. Dzięki niej rury nie pękają z powodu zbyt szybkiego rozmrażania, a woda nie gotuje się tak łatwo, jeśli zgaśnie prąd. Aby poprawić krążenie, zaleca się przestrzeganie następujących zasad:

• im wyższy rozbieg rur wymiennika ciepła, tym lepiej;
• zbiornik wyrównawczy jest umieszczony tak wysoko, jak to możliwe, obok pieca;
• rura idzie do zbiornika z górnej rury odgałęźnej;
• rura ze zbiornika wyrównawczego trafia do dolnego wlotu chłodnicy;
• wszystkie sekcje poziome są wykonane pod kątem (nie mniej niż 3 mm na 1 m);
• wyjście z grzejnika tylko po przeciwnej stronie lub po przekątnej.

Kolejnym ważnym punktem jest przepustowość rurociągu. Im jest wyższy, tym lepiej. Dlatego nie należy zawężać średnicy, wbudowywać dodatkowych kolanek, kształtek, a także stosować zardzewiałych rurek wewnętrznych lub plastikowych.

Wymiennik ciepła jest instalowany na etapie montażu pieca. Jeśli mówimy o starym projekcie, nie bądź leniwy, aby go zdemontować. W takim przypadku będzie można zainstalować najbardziej wydajne urządzenie tam, gdzie jest to wymagane. Po drodze zostanie przeprowadzona szczegółowa kontrola muru, a także inne szczegóły. Wady i wady zostaną wyeliminowane.