L’element principal de qualsevol dels sistemes de calefacció és un dispositiu especial: un intercanviador de calor per escalfar una casa, en què la calor es transfereix d’un generador de calor a un transportador de calor. Al mercat modern es presenten un gran nombre de calderes de calefacció diferents, però tota la seva diversitat no limita la imaginació dels artesans casolans respecte a la fabricació independent d’aquests dispositius. Al nostre article, es demanarà als lectors que esbrinin per què cal un intercanviador de calor en un sistema de calefacció, com fer-ho amb les teves pròpies mans i com connectar-lo.
Funció d’intercanviador de calor al sistema de calefacció
En els sistemes de calefacció d’aire domèstic, s’utilitzen sovint els intercanviadors de calor superficial del sistema de calefacció, on l’energia tèrmica es transmet a la superfície de les parets metàl·liques d’aquest dispositiu.
El principi d’escalfament mitjançant un intercanviador de calor s’aplica al màxim en el disseny de gas, combustible sòlid o calderes elèctriques. L’aigua circula per canonades corbes en forma de bobina instal·lada a l’interior de la unitat de calefacció i s’escalfa per la temperatura del combustible que crema. El refrigerant escalfat entra a la canonada del sistema de calefacció i es substitueix per l’aigua refrigerada dels radiadors de l’intercanviador de calor.
Fins ara, a moltes cases individuals, l’estufa continua sent la font tradicional de calor. És bo per escalfar una cabana petita, però, en una casa de diverses habitacions, la seva capacitat tèrmica és insuficient. Per tant, en una casa privada es necessita un intercanviador de calor del sistema de calefacció per convertir l'estufa en una caldera de calefacció integral. La mida i la forma d’un intercanviador de calor casolà per a la calefacció haurien d’adaptar-se a les dimensions de la cambra de combustible del forn. Es poden connectar canonades i radiadors a aquest dispositiu i, a continuació, la calefacció de la casa serà més eficient.
Tipus d’intercanviadors de calor
Intercanviadors de calor d’aigua més pràctics per escalfar. Això passa perquè l’aigua transfereix energia tèrmica molt millor que l’aire. Tanmateix, un intercanviador de calor de l’aire per escalfar també té aplicació. A més d'aigua i aire, també s'utilitza un intercanviador de calor de la xemeneia per a la calefacció, instal·lat no a l'interior, sinó a l'exterior.
Tots els dispositius de calefacció industrials disposen d’intercanviadors de calor, el disseny dels quals s’adapta al màxim per a un escalfament eficient de l’aigua.
A la fàbrica, els intercanviadors de calor són de coure. La canonada és una bobina, en els revolts de les quals hi ha moltes plaques, proporcionant una àmplia zona de transferència de calor.
És gairebé impossible construir un intercanviador de calor casolà per escalfar a casa vostra de manera que sigui exactament com el de fàbrica. Per tant, heu de triar una opció més fàcil.
Dispositiu del sistema
El principi de funcionament d’un intercanviador de calor casolà és que l’estufa li transfereix energia a partir de la combustió de llenya o carbó i l’aigua escalfada es desvia a través de les canonades a totes les habitacions. Aquest mètode de calefacció permet als habitants de la casa gaudir d’una distribució uniforme de la calor.A més, totes les habitacions s’escalfen molt més ràpidament i es redueixen els costos de combustible.
Hi ha dues maneres de millorar la calefacció per fogons d’una casa privada:
- construir un forn des de zero per a una mida específica de l'intercanviador de calor;
- instal·leu un intercanviador de calor casolà fet a la mida del forn al forn existent.
Si feu un intercanviador de calor per escalfar-vos amb les vostres pròpies mans, el propietari pot estar segur que la seva estufa amb un circuit d’aigua no actuarà pitjor que una caldera de combustible sòlid real. L’única diferència és que a la cuina, la ubicació de l’entrada de l’intercanviador de calor serà lleugerament superior al sòl que a les calderes de fàbrica. Aquesta és una diferència força significativa, que pot afectar la velocitat de circulació natural del refrigerant.
La connexió de l’intercanviador de calor amb el sistema de calefacció s’ha de fer de manera que el tub d’entrada d’aigua freda (retorn) estigui situat el més baix possible.
Igual que en un sistema de calefacció convencional, cal instal·lar un dipòsit d'expansió a la part superior de les canonades. Compensarà el canvi del volum d’aigua escalfada i alliberarà bombolles d’aire del sistema. Si la calefacció mitjançant un intercanviador de calor amb circulació natural és insuficient per escalfar una gran cabana, haureu d’instal·lar una bomba de circulació al sistema.
Per connectar un intercanviador de calor casolà per a la calefacció, s’utilitzen 2 accessoris: un de baix (entrada d’aigua freda) i l’altre de la part superior (presa de calor). A l’hora d’instal·lar l’intercanviador de calor, cal proporcionar el pendent necessari de les canonades, tal com exigeix l’esquema.
Avantatges de la calefacció amb un intercanviador de calor
Si enteneu per què necessiteu un intercanviador de calor al sistema de calefacció, podeu notar diversos avantatges evidents:
- Facilitat de fabricació. Si ja existeix un forn a la casa, només hauràs de gastar en fer un intercanviador de calor casolà i instal·lar un sistema de calefacció.
- Calefacció combinada. A més d’escalfar la casa des de la superfície de la cuina, s’hi afegirà un sistema de calefacció per aigua.
- Una varietat de combustibles. Podeu escalfar el forn amb qualsevol energia sòlida, a diferència de les calderes que se centren només en un tipus específic de combustible.
- Bonic aspecte. Conservar l'aspecte tradicional de l'estufa russa pot ser útil per crear un interior amb estil nacional.
Entre els inconvenients de la calefacció mitjançant un intercanviador de calor hi ha: menys eficiència en comparació amb les calderes de fàbrica i la falta de control automàtic sobre la intensitat de calefacció del refrigerant.
Com fer un intercanviador de calor casolà
La forma d’un intercanviador de calor per escalfar-se de manera autònoma pot ser diferent. L’opció més habitual és un registre de diverses canonades d’acer o coure, però també s’utilitzen mostres tipus placa.
La temperatura a la zona de combustió és molt alta, sobretot quan es crema carbó. Per tant, s’incrementen les demandes sobre el metall a partir del qual es fabricaran els elements de l’intercanviador de calor, la racionalitat del seu disseny i la qualitat de les soldadures.
Materials per a la fabricació
La tasca dels intercanviadors de calor per aigua per a la calefacció és assegurar una transferència de calor òptima, i el grau de conductivitat tèrmica dels metalls és important en aquest procés. Per exemple, una canonada d’acer condueix la calor 7 vegades més feble que una de coure. Per tant, amb el mateix diàmetre de la canonada, per transferir la mateixa quantitat de calor, necessitareu 25 metres de canonada d’acer en lloc de 3,5 metres de coure.
Els intercanviadors de calor de coure són els més econòmics en funcionament, però també són cars. Els intercanviadors de calor fabricats amb canonada d'acer amb un diàmetre d'almenys 32 mm es consideren més accessibles per a fabricació independent.
Si se suposa que escalfeu el forn amb carbó, és millor instal·lar un intercanviador de calor de fosa. Aquest metall és més fort i les parets del dispositiu no es cremaran durant molt de temps.
Càlcul de potència de l’intercanviador de calor
És bastant difícil calcular amb antelació la capacitat de l’intercanviador de calor d’un sistema de calefacció. Per fer-ho, cal tenir en compte massa factors: diàmetre de la canonada, longitud de la bobina, conductivitat tèrmica del metall, temperatura de combustió del combustible, velocitat de circulació del refrigerant, etc. La capacitat real de l’intercanviador de calor de fer front a les seves funcions es trobarà només després del llançament del sistema de calefacció.
En els càlculs, es pot orientar que 1 metre d’una canonada amb un diàmetre de 50 mm, que serveixi d’intercanviador de calor, doni 1 kW de potència tèrmica.
Podeu prendre per exemple qualsevol model conegut de la caldera i, d'acord amb els seus paràmetres, fer del vostre intercanviador de calor casolà.
Funcions de disseny
Un intercanviador de calor per escalfar aigua a casa, soldat amb canonades de parets llises, s’anomena registre. Sembla una mena de "gelosia" i aquesta és la forma més popular d'un intercanviador de calor casolà. A més d’aquest disseny, també fabriquen dispositius més senzills en forma de dipòsit rectangular o cilíndric. El més important és que la superfície d’intercanvi de calor sigui el més gran possible.
En fer un intercanviador de calor amb les teves pròpies mans, cal tenir en compte diverses condicions:
- l'amplada dels buits interns de l'intercanviador de calor ha de ser com a mínim de 5 mm. En cas contrari, l'aigua que hi ha pot bullir;
- el gruix de la paret de la canonada ha de ser com a mínim de 3 mm perquè el metall no es cremi;
- un buit de 10-15 mm entre l'intercanviador de calor i les parets del forn ha de compensar l'expansió del metall durant la calefacció.
Característiques de muntatge
La manera més fàcil és instal·lar un intercanviador de calor simultàniament amb la construcció del forn. Si l’instal·leu en un antic forn, haureu de desmuntar part de la seva obra de maó.
Procediment:
- Un intercanviador de calor tubular s’instal·la directament sobre la base preparada del forn directament a la cavitat del forn.
- Amb més col·locació de les files de maons deixen espai per a les canonades d'entrada i sortida del dispositiu.
- Després d’acabar la maçoneria, l’intercanviador de calor es connecta al sistema de calefacció, el sistema s’omple d’aigua i es produeix un forn de prova del forn.
El material de vídeo ofereix conèixer-se consells útils sobre l’autoproducció d’un intercanviador de calor:
Fins ara, només hem parlat d’intercanviadors de calor en un sistema de calefacció d’aigua. Parem atenció a altres àmbits de la seva aplicació.
Calefacció per aire
Si caracteritzeu el sistema de calefacció d’aire, podem dir que té més minus que plus. Els intercanviadors de calor per l’aire no són habituals al sector residencial privat, encara no s’han familiaritzat.
L’avantatge d’aquest sistema és la possibilitat de combinar calefacció amb ventilació forçada. No obstant això, possibles errors en el seu disseny i instal·lació poden minimitzar els avantatges. Els conductes se senten el soroll del ventilador i es produeix un desequilibri de la temperatura a les habitacions.
Els intercanviadors de calor per escalfament d’aire existeixen calefacció directa i indirecta. En el primer d’ells, gas o gasoil cremen directament a l’intercanviador de calor. Altres models utilitzen un refrigerant intermedi.
Intercanviador de calor de xemeneia
A les cases i banys dels "artesans" es pot veure un intercanviador de calor o d'aigua casolà muntat a la xemeneia d'una petita estufa. Resulta molt rendible: la calor no desapareix amb el fum, i una part serveix per escalfar l’aigua.
Mitjançant la instal·lació d’un intercanviador de calor a la xemeneia per escalfar, podeu obtenir una quantitat d’aigua calenta bastant gran. Per descomptat, això no és suficient per escalfar tota la casa, sinó per posar un o dos radiadors al vestidor.És possible utilitzar un intercanviador de calor per a una xemeneia tant per escalfar com per escalfar ràpidament l’aigua en un bany.
Aquest dispositiu pot ser molt senzill de fabricar. Com a base, podeu agafar un segment d’una canonada gran amb un diàmetre de 500-700 mm, o soldar un dipòsit d’acer inoxidable. Al centre de l’estructura hi haurà una canonada vertical corresponent al diàmetre de la xemeneia, i s’han de soldar dues canonades a la part superior i inferior.
Donant la seva temperatura a l'intercanviador de calor, els productes de combustió que surten del forn es refreden ràpidament. A causa d'això, el cabal a la xemeneia disminueix i la combustió es redueix una mica.
Fer un intercanviador de calor per a la calefacció pròpia pot ser una manera de disposar de calefacció a tota la casa sense adquirir equips costosos.
