Um trocador de calor feito por você mesmo servirá como o "coração" do sistema de aquecimento doméstico

O elemento principal de qualquer um dos sistemas de aquecimento é um dispositivo especial - um trocador de calor para aquecer uma casa, no qual o calor é transferido do gerador de calor para o refrigerante. Um grande número de caldeiras de aquecimento diferentes é apresentado no mercado moderno, mas toda a sua variedade não limita a imaginação dos artesãos em termos de produção independente de tais dispositivos. Em nosso artigo, os leitores serão solicitados a descobrir para que um trocador de calor é necessário em um sistema de aquecimento, como fazê-lo você mesmo e como conectá-lo.

Função de trocador de calor no sistema de aquecimento

Em sistemas de aquecimento de ar doméstico, trocadores de calor de superfície do sistema de aquecimento são mais frequentemente usados, onde a energia térmica é transferida através das superfícies das paredes de metal do dispositivo.

O princípio de aquecimento por meio de um trocador de calor é mais plenamente implementado no projeto de caldeiras a gás, combustível sólido ou elétricas. A água circula pelos tubos dobrados em forma de serpentina, instalados no interior da unidade de aquecimento, e é aquecida pela temperatura da queima do combustível. O refrigerante aquecido vai para a tubulação do sistema de aquecimento e a água resfriada dos radiadores entra no trocador de calor para substituí-la.

Até agora, em muitas casas individuais, o fogão continua sendo a fonte tradicional de calor. É bom para aquecer uma pequena cabana, mas numa cabana com vários quartos, a sua energia térmica é insuficiente. Portanto, em uma casa particular, um trocador de calor no sistema de aquecimento é necessário para transformar o fogão em uma caldeira de aquecimento de água de pleno direito. O tamanho e a forma de um trocador de calor caseiro para aquecimento devem se ajustar às dimensões da câmara de combustível do forno. Canos e radiadores podem ser conectados a este dispositivo, e então o aquecimento da casa se tornará mais eficiente.

Tipos de trocadores de calor

Os trocadores de calor de água para aquecimento são mais práticos. Isso se deve ao fato de que a água transfere energia térmica muito melhor do que o ar. No entanto, um trocador de calor de ar para aquecimento também é usado. Além da água e do ar, também é utilizado um trocador de calor para a chaminé de aquecimento, que não é instalada por dentro, mas por fora.

Todos os aquecedores industriais estão equipados com trocadores de calor, cujo design é adaptado ao máximo para um aquecimento eficiente da água.

Na fábrica, os trocadores de calor são feitos de cobre. O tubo é uma bobina, em cujas curvas existem muitas placas, que fornecem uma grande área de troca de calor.

É quase impossível construir um trocador de calor feito em casa para aquecimento doméstico de forma que seja exatamente como um de fábrica. Portanto, você terá que escolher uma opção mais simples.

Projeto de sistema

O princípio de funcionamento de um trocador de calor feito em casa é que o fogão transfere para ele energia a partir da combustão de madeira ou carvão, e a água aquecida se dispersa através de canos para todos os quartos. Este método de aquecimento permite aos habitantes da casa desfrutar de uma distribuição uniforme do calor. Além disso, todos os quartos aquecem muito mais rápido e os custos de combustível são reduzidos.

Existem duas maneiras de melhorar o aquecimento do fogão de uma casa particular:

• construir uma fornalha "do zero" para um tamanho específico do trocador de calor;
• instale um trocador de calor feito em casa, feito para se ajustar ao tamanho da fornalha, no forno existente.

Ao fazer um trocador de calor para aquecimento com as próprias mãos, o proprietário pode ter certeza de que seu fogão com circuito de água não funcionará pior do que uma caldeira de combustível sólido real. A única diferença é que no fogão, a localização da entrada do trocador de calor ficará um pouco mais acima do chão do que nas caldeiras de fábrica. Esta é uma diferença bastante significativa que pode afetar a taxa de circulação natural do refrigerante.

A ligação do permutador de calor ao sistema de aquecimento deve ser efectuada de forma a que o tubo (retorno) de abastecimento de água fria fique o mais baixo possível.

Assim como em um sistema de aquecimento convencional, um tanque de expansão deve ser instalado no topo das tubulações. Ele irá compensar a mudança no volume de água aquecida e liberar bolhas de ar do sistema. Se o aquecimento por meio de um trocador de calor de circulação natural for insuficiente para aquecer uma grande cabana, será necessário instalar uma bomba de circulação no sistema.

Para conectar um trocador de calor caseiro para aquecimento, são usados ​​2 acessórios: um na parte inferior (entrada de água fria), o outro na parte superior (saída quente). Ao instalar o trocador de calor, é necessário fornecer a inclinação necessária das tubulações, conforme exigido pelo esquema.

Vantagens de aquecimento com trocador de calor

Se você entende por que precisa de um trocador de calor em um sistema de aquecimento, pode ver várias vantagens claras:

1. Facilidade de fabricação. Se já existe um recuperador em casa, então terá de gastar apenas para fazer um permutador de calor caseiro e instalar um sistema de aquecimento.
2. Aquecimento combinado. Além de aquecer a casa a partir da superfície do fogão, será adicionado um sistema de aquecimento de água.
3. Variedade de combustíveis. Você pode aquecer o fogão com qualquer fonte de energia sólida, ao contrário das caldeiras que se concentram apenas em um determinado tipo de combustível.
4. Boa aparência. É útil preservar a aparência tradicional do fogão russo ao criar um interior no estilo nacional.

Entre as desvantagens do aquecimento por trocador de calor estão: menor eficiência elevada em comparação com as caldeiras de fábrica e a falta de controle automático sobre a intensidade de aquecimento do refrigerante.

Como fazer um trocador de calor caseiro

A forma de um trocador de calor para aquecimento DIY pode ser diferente. A opção mais comum é um registro de vários tubos de aço ou cobre, mas também são utilizadas amostras do tipo placa.

A temperatura na zona de combustão é muito alta, principalmente quando o carvão está queimando. Portanto, maiores exigências são impostas ao metal a partir do qual os elementos do trocador de calor serão feitos, a racionalidade de seu projeto e a qualidade das soldas.

Materiais para fazer

A tarefa dos trocadores de calor de água para aquecimento é garantir a transferência de calor ideal e, neste processo, o grau de condutividade térmica do metal é importante. Por exemplo, um tubo de aço conduz calor 7 vezes menos do que um tubo de cobre. Portanto, com o mesmo diâmetro de tubo, para transferir a mesma quantidade de calor, serão necessários 25 metros de tubo de aço em vez de 3,5 metros de cobre.

Os trocadores de calor de cobre são os mais econômicos de operar, mas também caros. Os trocadores de calor feitos de tubos de aço com um diâmetro de pelo menos 32 mm são considerados mais acessíveis para a autoprodução.

Se for para aquecer o fogão com carvão, é melhor instalar um trocador de calor em ferro fundido. Este metal é mais forte e as paredes do dispositivo não queimarão por muito tempo.

Cálculo de potência do trocador de calor

É bastante difícil calcular com antecedência a capacidade de um trocador de calor para um sistema de aquecimento. Para fazer isso, você precisa levar em consideração muitos fatores: diâmetro do tubo, comprimento da bobina, condutividade térmica do metal, temperatura de combustão do combustível, taxa de circulação do refrigerante, etc. A capacidade real de um trocador de calor para lidar com suas funções ficará clara apenas depois que o sistema de aquecimento começa a funcionar.

Ao fazer o cálculo, pode-se orientar que 1 metro de uma tubulação com diâmetro de 50 mm, que serve como trocador de calor, dará 1 kW de potência térmica.

Você pode pegar, por exemplo, qualquer modelo de caldeira conhecido e, de acordo com seus parâmetros, fazer seu próprio trocador de calor caseiro.

Características de design

Um trocador de calor para aquecimento de água de uma casa, soldado a partir de tubos de paredes lisas, é chamado de registrador. Parece uma espécie de "grelha" e é a forma mais popular de trocador de calor caseiro. Além desse design, dispositivos mais simples são feitos na forma de um tanque retangular ou cilíndrico. O principal é que a área de superfície para troca de calor seja a maior possível.

Ao fazer um trocador de calor com as próprias mãos, várias condições devem ser observadas:

• a largura dos vazios internos do trocador de calor deve ser de pelo menos 5 mm, caso contrário a água pode ferver;
• a espessura da parede dos tubos deve ser de pelo menos 3 mm para que o metal não queime;
• uma folga de 10-15 mm entre o trocador de calor e as paredes do forno deve compensar a expansão do metal durante o aquecimento.

Recursos de instalação

A maneira mais fácil é instalar o trocador de calor simultaneamente com a construção do forno. Se você instalá-lo em um forno antigo, terá que desmontar parte de sua alvenaria.

Procedimento:

1. Na base preparada do forno, um trocador de calor tubular é instalado diretamente na cavidade do forno.
2. Com a posterior colocação das fileiras de tijolos, sobra espaço para os tubos de entrada e saída do dispositivo.
3. Depois de concluída a colocação do forno, o trocador de calor é conectado ao sistema de aquecimento, o sistema é enchido com água e um forno de teste é aceso.

O material de vídeo o convida a se familiarizar com dicas úteis para fazer você mesmo um trocador de calor:

Até agora, falamos apenas sobre trocadores de calor em um sistema de aquecimento de água quente. Vamos prestar atenção a outras áreas de sua aplicação.

Aquecimento de ar

Se caracterizarmos o sistema de aquecimento do ar, podemos dizer que ele tem mais desvantagens do que vantagens. Trocadores de calor de ar para aquecimento não são amplamente utilizados no setor residencial privado, eles ainda não se tornaram comuns.

A vantagem deste sistema é a capacidade de combinar aquecimento com ventilação forçada. No entanto, possíveis erros em seu design e instalação podem minimizar os benefícios. O ruído do ventilador pode ser ouvido nos dutos de ar e desequilíbrios de temperatura são sentidos nos quartos.

Existem trocadores de calor para aquecimento de ar para aquecimento direto e indireto. Na primeira delas, o gás ou óleo diesel é queimado diretamente no próprio trocador de calor. Outros modelos usam um meio de aquecimento intermediário.

Trocador de calor chaminé

Nas dachas e nos banhos dos “artesãos folclóricos” pode-se ver um trocador de calor de água ou ar feito em casa instalado na chaminé de um pequeno fogão. Acontece muito lucrativo: o calor não vai com a fumaça, e parte dele é usado para aquecer a água.

Ao instalar um trocador de calor na chaminé para aquecimento, você pode obter uma quantidade bastante grande de água quente. Claro, isso não é suficiente para aquecer toda a casa, mas é o suficiente para colocar um ou dois radiadores no vestiário. Você pode usar um trocador de calor para a chaminé tanto para aquecer quanto para aquecer rapidamente a água em um banho.

Esse dispositivo pode ser muito simples de fabricar. Como base, você pode pegar um pedaço de um tubo grande com um diâmetro de 500-700 mm ou soldar um tanque de aço inoxidável. No centro da estrutura existirá um tubo vertical correspondente ao diâmetro da chaminé, devendo ser soldados dois tubos no topo e no fundo.

Ao fornecer sua temperatura para o trocador de calor, os produtos de combustão que saem do forno resfriam rapidamente. Por causa disso, a tiragem na chaminé diminui e a combustão do combustível diminui um pouco.

Fazer um trocador de calor para aquecimento com suas próprias mãos pode ser uma maneira de organizar o aquecimento completo de água em uma casa sem comprar equipamentos caros.