Apesar do uso generalizado de caldeiras de aquecimento modernas, os fogões tradicionais não perdem sua relevância. No entanto, sua eficácia às vezes deixa muito a desejar. A instalação de um trocador de calor para o forno o tornará verdadeiramente versátil. Não só o ar ambiente será aquecido, mas também o refrigerante que circula pelo sistema. A compra de uma nova caldeira completa nem sempre é aconselhável. Especialmente se o dono zeloso tem o desejo, oportunidade e orientação para a ação.
O princípio de operação e função do trocador de calor
Um trocador de calor líquido é um recipiente, parte de uma estrutura de forno, equipado para conexão a uma tubulação. O tanque se aquece, em contato com os produtos da combustão, e transfere essa energia para a água. A água, movendo-se através do sistema, libera calor para dispositivos de aquecimento - radiadores, a partir dos quais o ar é aquecido por convecção. O aquecimento do recipiente pode ser direto ou indireto, e a circulação do refrigerante pode ser natural ou forçada.
Portador de calor
Anticongelantes à base de etilenoglicol, propilenoglicol, álcool ou óleo são freqüentemente usados em vez de água. Sua principal vantagem é o baixo ponto de congelamento, variando de -30 a -70 ° C. Os números exatos dependem da composição química e da concentração do líquido. O uso de tal química tem uma série de vantagens:
- proteção dos elementos do sistema contra danos por degelo;
- proteção anticorrosiva devido aos aditivos apropriados;
- ausência de abrasivos, sais e outras impurezas que destroem (entupem) a tubulação ou conexões.
Alguns trocadores de calor, por exemplo, para um banho, servem não apenas para dispositivos de aquecimento, mas também para um chuveiro ou tanque separado. Portanto, a água é usada aqui. Para evitar o degelo, o dispositivo é projetado de forma que o enchimento de água não demore muito. Se o banho ou sauna for aquecido com frequência e as estruturas de fechamento forem isoladas com alta qualidade, o problema será removido.
O propilenoglicol é caro, o álcool e o óleo são perigosos para o fogo e o etilenoglicol é um transportador de calor altamente tóxico.
Funções do trocador de calor
- Distribua o calor de maneira uniforme e econômica em todas as salas aquecidas.
- Forneça água quente à casa (chalé, chalé, balneário, apartamento, etc.).
- Acumule energia térmica para usar quando o fogão não estiver funcionando.
Um acumulador de calor conectado a um trocador de calor para um fogão a lenha armazena energia devido à capacidade de calor do agente de armazenamento. Portanto, pode ser feito isolando qualquer recipiente. Um barril encharcado com espuma de poliuretano e parcialmente preenchido com entulho ou areia já é um acumulador de calor. Se equipado com quatro conexões e conectado corretamente, a unidade se tornará um elemento funcional do sistema.
Resfriando em 1 ° C, a água aquece 1 m3 de ar ambiente parado em 4 ° C. Esta é a razão do uso bem-sucedido de acumuladores de calor de água.
Tipos de trocadores de calor
Um dispositivo simples pode ser eficaz de diferentes maneiras - dependendo do tipo. A classificação é realizada de acordo com vários critérios.Diferentes modelos de trocadores de calor de fábrica ou artesanais, por exemplo, em um banho, diferem:
- Projeto,
- lugar de instalação,
- material.
Esses fatores afetam uns aos outros e às características da unidade de troca de calor como um todo: seu custo, eficiência, produtividade, volume do sistema, complexidade da instalação, etc.
Projeto
As diferenças de design dependem muito da finalidade do produto. Por exemplo, o aquecimento da água para lavagem envolve um volume substancial e uma transferência de calor intensa. E o uso apenas para aquecimento requer uma transferência gradual de calor para o refrigerante.
- A bobina é um tubo dobrado em diferentes ângulos. Aquece rapidamente, mas geralmente não tem volume suficiente. Adequado para instalação em fornalha a lenha, atrás de fornalha, em um aquecedor, em uma chaminé (se a bobina for espiral).
- O registro é um análogo de um radiador de tubo, talvez o mais popular, versátil, com eficiência energética. Normalmente, são vários tubos de grande diâmetro conectados por tubos finos. A escolha de uma forma e local de instalação específicos é limitada pela imaginação do autor, bem como pelo esquema geral.
- Diplomata - um ou mais recipientes interligados com bicos. Este é um modelo comum, fácil de montar e instalar. Um fogão para banho com um trocador de calor deste tipo fornecerá calor, calor, água quente. Desvantagens - um volume significativo reduz a taxa de aquecimento, limita a escolha de um local para instalação. A forma primitiva não contribui para a transferência de calor completa, interferindo no aquecimento das partes do próprio fogão. Portanto, é adequado apenas para instalação dentro do aquecedor (se estamos falando de uma sauna), atrás dele ou atrás da fornalha.
- A camisa de água é um invólucro instalado nas partes do gerador de calor aquecido por dentro. Muitas vezes, este é um cilindro com bicos, colocado na chaminé. Difícil de montagem artesanal, sujeito a vazamentos, mas não requer a desmontagem do fogão para instalação e é bastante eficaz.
A escolha do modelo geralmente está relacionada não tanto à eficiência e ao preço, mas à complexidade da instalação. Por exemplo, algumas modificações de “jaquetas” de água, “bobinas” e “diplomatas” são montadas sem desmontar o fogão. O máximo é a modernização de uma parte do tubo ou a substituição da placa de ferro fundido (para cocção) por um "diplomata"
Os registros de transferência de calor são geralmente preferidos a outros dispositivos. No entanto, eles são instalados apenas durante a construção de um novo recuperador ou uma alteração séria do antigo.
Material
Ao projetar um fogão ou lareira com algum tipo de trocador de calor, o engenheiro (ou fabricante de fogão) leva em consideração os parâmetros dos materiais. As propriedades necessárias são resistência ao fogo, elasticidade, resistência à corrosão, capacidade de calor e condutividade térmica. Apenas metais têm essas características.
- O aço é excelente em todos os aspectos, exceto na resistência à corrosão. No entanto, se o refrigerante estiver sempre cheio, ele não enferrujará.
- O aço inoxidável não apresenta outras desvantagens além do alto custo e dificuldade de soldagem. O aço galvanizado quase nunca é usado devido às emissões tóxicas associadas às altas temperaturas.
- Ferro fundido, cujas desvantagens são a complexidade da soldagem e uma alta probabilidade de trincas (devido a mudanças bruscas de temperatura com aquecimento desigual).
- Cobre, que faz bem a todos, exceto pelo alto preço e pela soldagem das peças. A solda "não retém" o calor forte se a água for drenada, portanto, o uso de cobre é limitado.
A escolha geralmente está relacionada à disponibilidade ou disponibilidade do material. Freqüentemente, existem fogões de banho com um trocador de calor de ferro fundido, que é uma bateria modificada. A revisão consiste em soldar as juntas das seções e os plugues nos furos extras. Assim, é obtido um registro de troca de calor que possui todas as propriedades necessárias. Sua desvantagem é o seu peso, o que limita a escolha do local.
Fazer faça você mesmo
Tomar uma decisão sobre a fabricação própria, via de regra, indica a presença de algum tipo de ferramenta e habilidades para trabalhar com ela.Idealmente, é necessária uma oficina completa com um torno, solda (de dois tipos), uma bancada, uma bigorna, etc. Se o equipamento deixar muito a desejar, é possível montar a modificação mais simples - uma espiral de cobre bobina.
Prós desta opção:
- O cobre é relativamente fácil de dobrar e soldar.
- A bobina não contém compostos sujeitos a forte calor.
- O formato em espiral é simples, versátil e não requer equipamentos sofisticados.
- A instalação de tal trocador de calor não requer uma modernização séria da estrutura do forno.
Uma salamandra com este tipo de permutador de calor aguenta tudo o que se pode esperar dela: assegura o funcionamento de 2 a 3 radiadores de aquecimento e aquece a água num pequeno depósito. O aquecedor é, no entanto, responsável pelo microclima na sala de vapor.
Consumíveis
Das ferramentas especiais para trabalhar com cobre, apenas um queimador de gás é necessário. Um profissional precisará de um cortador de tubos, um chanfrador e uma escova de metal do tamanho certo. No entanto, tudo isso é substituído por um moedor, uma lima (grosa), uma esponja abrasiva macia. Você também precisará de um mínimo de consumíveis:
- tubo de cobre recozido em bobina d32, comprimento 3,5 - 4,5 m (dependendo do d da chaminé);
- tomadas de água de transição (soldagem de rosca) d32 * 1,25 ”- 2 pcs;
- solda de cobre duro e de baixa temperatura comum para brasagem de média temperatura (650 - 750 ° C);
- pasta de gumboil;
- esponja abrasiva macia;
- gás propano-butano para soldagem em média temperatura - 1 cilindro (0,5 l);
- areia fina peneirada lavada - 5 - 6 kg;
- pipeline, torneiras, válvulas "Mayevsky", radiadores.
É necessário um "dobrador de tubos" - um tronco redondo e uniforme. Com a sua ajuda, o permutador de calor para a salamandra assumirá a forma de uma bobina em espiral. O comprimento do tronco é de pelo menos 1m e o diâmetro é igual às dimensões da chaminé à saída da estufa. Como regra, o parâmetro depende do tamanho da fornalha e não é inferior a 10 cm.
O tronco deve ser firmemente preso, fixando-o com parafusos / cavilhas auto-roscantes potentes entre duas árvores ou paredes.
Algoritmo de Montagem
A parte mais difícil da montagem é o espiralamento. Para fazer isso, o tubo terá que ser dobrado usando uma tora instalada de forma rígida. O cobre não recozido não pode ser dobrado, então você precisa comprar exatamente o que está nas baias. A maneira mais fácil de instalar um trocador de calor por serpentina em um forno de tijolos (para aquecimento) é montá-lo em uma chaminé. Algoritmo de ações:
- Conecte uma extremidade do tubo com segurança, por exemplo, com um tampão selado de fábrica.
- Encha o tubo com areia derramando água, batendo com um martelo, selando com uma vareta. Pode ser um tubo de plástico reforçado ou uma mangueira de borracha conectada.
- Quando o tubo estiver cheio, vede o enchimento tanto quanto possível e, em seguida, tampe a outra extremidade. Tente não "soltar" a areia.
- Aparafuse uma braçadeira em forma de U ou redonda à tora, que irá segurar o tubo firmemente. A base "P" é perpendicular ao curvador do tubo próximo ao final e a localização ao redor da circunferência não importa.
- Insira a extremidade da bobina na braçadeira e comece a enrolar lentamente o tubo ao redor da tora.
- Se aparecer um corredor em algum lugar, significa que a areia não é densa o suficiente neste lugar. É aconselhável começar tudo de novo, mas, teoricamente, você pode tentar bater no corredor com um martelo.
- Se d da chaminé for 150 e o comprimento da baía for 4,5, você deve obter 8 - 9 voltas da espiral (não mais que 35 - 40 cm de altura), bem como duas "caudas" de 30 - 40 cm cada .
- Corte os plugues, limpe a areia, enxágue a bobina.
- Solde os soquetes de água de transição nas extremidades da espiral.
- Retire a tampa da estufa ou desmonte a corrediça (retire parte da chaminé).
- Coloque a "bobina" no tubo o mais próximo possível do fogão.
- Monte a chaminé de volta, levando em consideração os selantes, enrolamentos necessários (se houver).
Agora você pode instalar e conectar outros elementos do sistema de aquecimento, incluindo um tanque de expansão aberto do tipo samovar, tubulação, torneiras, radiadores, válvulas de ar.Para melhorar a circulação natural, o diâmetro da tubulação não deve ser muito menor que as dimensões da bobina. Idealmente, também será cobre, do mesmo diâmetro.
Uma dificuldade provável é a diminuição da tiragem devido à remoção não intencional de calor da chaminé. A solução é aumentar o comprimento da chaminé.
Opções de instalação para a estrutura de troca de calor
A instalação de um trocador de calor de qualquer tipo envolve uma quantidade considerável de trabalho, especialmente se sua eficiência é de extrema importância. Por exemplo, a espiral mais simples da chaminé pode aquecer ligeiramente e não haverá circulação nenhuma sem uma bomba. Então você tem que tomar medidas, até e incluindo a rejeição de tal projeto. Na prática, um trocador de calor para um forno, instalado em locais diferentes, oferece eficiência diferente. Convencionalmente, você pode criar um TOPO, começando com a variedade mais eficaz:
- registro em forma de U de ferro fundido ou aço na fornalha;
- uma camisa de água ao redor da fornalha ou em qualquer uma de suas superfícies;
- Diplomata em forma de U na fornalha;
- um diplomata diretamente acima ou atrás da fornalha, com contato máximo;
- jaqueta de água ao redor do aquecedor;
- registrar, diplomata ou serpentina no aquecedor;
- diplomata ou serpentina atrás do fogão;
- jaqueta de água da chaminé.
A bobina de chaminé é convencionalmente a opção menos eficaz. No entanto, a simplicidade do dispositivo geralmente elimina as desvantagens. Além disso, a eficiência é aprimorada de várias maneiras. Entre eles está o forro da bobina com carcaça isolada termicamente com preenchimento de vazios com areia ou instalação da estrutura diretamente no aquecedor.
Todos os nomes são condicionais. Por exemplo, esse projeto de fábrica não é incomum, quando um recipiente cúbico é construído acima do fogão. Pode ser considerado uma camisa ou um diplomata.
Conexão correta
- quanto mais alto for o aumento da altura dos tubos do trocador de calor, melhor;
- o tanque de expansão é colocado o mais alto possível, próximo ao fogão;
- um tubo vai para o tanque do tubo do ramo superior;
- o tubo do tanque de expansão vai para a entrada inferior do radiador;
- todas as seções horizontais são feitas em ângulo (não inferior a 3 mm por 1 m);
- Saia do radiador apenas no lado oposto ou diagonal.
Outro ponto importante é a taxa de transferência do pipeline. Quanto mais alto, melhor. Portanto, você não deve estreitar o diâmetro, construir cotovelos extras, acessórios e também usar tubos internos enferrujados ou de plástico.
O trocador de calor é instalado na fase de montagem do forno. Se estamos falando de um design antigo, não tenha preguiça de desmontá-lo. Neste caso, será possível instalar o dispositivo mais eficiente onde for necessário. Ao longo do caminho, será realizada uma inspeção detalhada da alvenaria, bem como de outros detalhes. Defeitos e falhas serão eliminados.
