Los dispositivos de calefacción que generan calor debido a la combustión de combustible no pueden funcionar normalmente sin chimenea o simplemente sin chimenea. A través de la chimenea, los productos de combustión tóxicos se descargan a la atmósfera, los cuales son peligrosos para la salud y la vida humana. Sin embargo, junto con los gases de escape, una gran cantidad de calor útil se lleva a la chimenea, que aún podría servir para calentar el local. Para evitar que el calor precioso se filtre a la chimenea, se puede instalar un intercambiador de calor especial, que aumenta significativamente la eficiencia del dispositivo generador de calor.
Principio de funcionamiento y diseño
Actualmente, existen diferentes opciones para los intercambiadores de calor de chimenea, cuyo diseño y principio de funcionamiento son generalmente similares. El intercambiador de calor consta de un cuerpo hueco con tubos de entrada y salida. Un mecanismo de "freno" está montado en la carcasa para los gases de escape. Normalmente, este es un sistema de válvulas dentadas montadas en el eje. Los amortiguadores se pueden girar, creando una chimenea en zigzag de diferentes longitudes. El ajuste de las válvulas permite establecer la relación más efectiva de intercambio de calor y tiro en la chimenea, sin violar las normas de seguridad durante el funcionamiento. También existen modelos más sencillos de intercambiadores de calor, sin sistema de válvulas variable.
Que material se debe utilizar
Es mejor hacer un intercambiador de calor para una chimenea de acero inoxidable de grado alimenticio. Incluso a altas temperaturas, los parámetros físicos de este metal no cambian, ya que las soldaduras son bastante fuertes, y el níquel, al reaccionar con el oxígeno, crea una película protectora resistente a ácidos y sales.
Si hablamos del uso de zinc, entonces cuando se calienta a 200˚C, comienza a evaporarse, ya 500˚C, la concentración de vapores en el aire alcanza un nivel crítico para los humanos. Pero si ha instalado galvanizado en el dispositivo y, al mismo tiempo, no se calienta por encima de los 200 ° C, no debe preocuparse. Y puede utilizar material galvanizado, ya que mejora la mezcla del aire alrededor del dispositivo. Y aunque dicho intercambiador de calor no se proporciona para el calentamiento constante de la habitación, pero para calentar rápidamente, por ejemplo, un baño o un ático, esta es una opción adecuada.
La autoinstalación del intercambiador de calor es bastante fácil y sencilla. Este dispositivo se puede montar en una estufa común y luego se puede tapar, como el propio horno. La colocación de ladrillos también se puede realizar en el borde; la estabilidad de la estructura no se verá afectada por esto.
¿Cómo hacer un convector de chimenea casero para calentar el aire? (+ video detallado)
Para crear el convector más simple que mejorará el calentamiento del aire en la misma habitación donde se encuentra la caldera, necesitará:
- Maquina de soldar.
- Al menos 8-10 tubos de acero delgados con un diámetro de aproximadamente 32 mm y una longitud de aproximadamente 50-60 cm. Idealmente, tome acero inoxidable de grado alimenticio. Peor aún, pero también servirá el acero galvanizado. En forma: generalmente toman tubos redondos, pero las secciones cuadradas o rectangulares también son adecuadas.
La instalación se lleva a cabo de la siguiente manera: estas tuberías deben soldarse en un círculo alrededor de la chimenea, lo más cerca posible de la cámara de combustión.
¿Qué es un parachispas, por qué se necesita en una chimenea y cómo fabricarlo?
Descripción general de las chimeneas de polímero Furanflex: características, pros y contras
Publicaciones similares
Propósito y características
El intercambiador de calor está diseñado para tomar calor del aire caliente que circula por la chimenea. El diseño del dispositivo depende del diámetro y la forma de la chimenea, el material utilizado para crear el intercambiador de calor, la potencia del dispositivo generador de calor y el portador de calor.
Los intercambiadores de calor se clasifican, según el portador de calor, en líquido y aire. Los dispositivos de aire son los más fáciles de fabricar, sin embargo, no son los más efectivos. Dichos dispositivos requieren mejor material y rendimiento, pero son más eficientes que los dispositivos con refrigerante de aire.
El dispositivo de intercambiadores de calor para una estufa de leña de sauna.
La alta transferencia de calor de las estufas de sauna, el aumento de la intensidad de la combustión de combustible en ellas se utilizan activamente para su colocación en ellas Dispositivos de calentamiento de agua para lavar.
Los intercambiadores de calor para baños son un recipiente sellado hueco para agua, en forma de bobina (registro)colocado en la cámara de combustión, así como tanque selladocolocado en su pared o chimenea.
Dispositivo de calentamiento de agua tipo de circulación conectado por un sistema de tuberías con un tanque de almacenamiento de agua caliente.
El principio de funcionamiento de los dispositivos para calentamiento indirecto de agua. basado en la circulación de fluidos como resultado de su convección natural.
Referencia. La convección natural del líquido ocurre cuando las capas inferiores del líquido se calientan y se vuelven más livianas, elevándose hacia arriba y las pesadas y frías descienden. tomando el lugar de los acalorados.
Para el funcionamiento de un sistema de recirculación de líquido abierto (sin el uso de una bomba de circulación), el diámetro de las tuberías que suministran agua al tanque de almacenamiento, no debe exceder una pulgadapara asegurar la tasa de circulación requerida.
Longitud de las tuberías desde el intercambiador de calor hasta el tanque de almacenamiento. no debe exceder los 3 metros. Esta longitud suele ser suficiente para mover el tanque de almacenamiento de la sala de vapor al cuarto adyacente para lavarlo.
La capacidad de agua caliente, de acuerdo con las leyes de la convección natural, se establece por encima del nivel del intercambiador de calor.
Las boquillas roscadas están soldadas al equipo de calentamiento de agua desde los lados de entrada y salida para conectar las tuberías de circulación que conectan el dispositivo al tanque.
El tanque de almacenamiento de acero más utilizado volumen de 60-120 litros, dependiendo de la potencia del horno.
Se instala una válvula de drenaje para el lavado en el tanque de almacenamiento y una válvula de drenaje para drenar el líquido del sistema en la tubería de circulación de agua fría (parte inferior).
¡Importante! Especialistas no recomiendo instalar una bomba de circulación en sistemas de calentamiento de agua para estufas de sauna.
Puntos de vista
Los siguientes tipos de dispositivos se utilizan comúnmente:
- Interior. La opción más simple, realizada en forma de bobina incorporada en el horno del horno, está dirigida al uso activo del calor generado por el combustible.
- Externo. Es un tanque de agua montado en la pared lateral exterior del horno. La alta temperatura de la pared calienta el tanque transfiriéndole radiación térmica. Esta opción es más fácil de fabricar que un intercambiador de calor interno.
- Exterior. Un tanque de agua instalado en la tubería de la chimenea es una forma efectiva de instalar un intercambiador de calor, que no requiere mucho esfuerzo en su instalación y no ocupa mucho espacio en la sala de vapor.
- Flujo externo (economizador). Es un pequeño calentador de flujo continuo de capacidad media. de 5 a 10 linstalado en la chimenea y conectado al tanque de almacenamiento mediante un sistema de tuberías. Este es quizás el mejor intercambiador de calor para su instalación y uso.
Foto 1. Intercambiador de calor externo para estufa de sauna. El dispositivo está fabricado en acero inoxidable y se coloca sobre la chimenea.
- Modelos combinados. Al mismo tiempo, se incluyen en el diseño una bobina incorporada en la cámara de combustión y un tanque de agua externo instalado en la tubería de la chimenea. Ambas unidades están conectadas por un sistema de tuberías y tienen un tanque enchufable separado para recolectar líquido caliente.
De qué están hechos
Los intercambiadores de calor internos (registros) en forma de celosía en forma de L están hechos de tubos de paredes lisas de acero curvado, hierro fundido o cobre con un diámetro de 40-50 mm.
Los tanques de agua están hechos de chapa de acero cortada y soldada con un espesor superior 2,5 mm.
El material más popular para la fabricación de dispositivos de calentamiento de agua. acero inoxidable, ya que es un metal económico con resistencia a altas temperaturas.
¡Atención! En la fabricación de dispositivos de calentamiento por calor de este tipo. indeseable usar acero galvanizado, porque a una temperatura por encima de 200 grados centígrados el zinc comienza a evaporarse.
Desventajas de las unidades de hierro fundido. - su fragilidad y peso, y cobre - precio aumentado y resistencia al calor insuficiente.
Intercambiador de calor líquido
El intercambiador de calor estándar que se utiliza con el fluido caloportador es un serpentín metálico con un alto coeficiente de conductividad térmica en contraste directo con la superficie interior de la chimenea. Para una mejor transferencia de calor y seguridad, la bobina se coloca en una caja de metal y está bien aislada desde el interior con un aislamiento no combustible, generalmente lana de basalto.
Toda la estructura está montada en la sección de la chimenea. Los extremos del serpentín salen a través del cuerpo del intercambiador de calor y se conectan al sistema de calefacción, en cuya parte superior se coloca un tanque de expansión. El tubo de cobre recocido es el mejor para hacer la bobina. Además, dicho intercambiador de calor, debido a su alto coeficiente de conductividad térmica, tendrá dimensiones 7 veces más pequeñas que un dispositivo de acero.
El líquido se calienta y, al expandirse, se eleva a lo largo de la bobina, después de lo cual fluye a través de la tubería por gravedad hasta el radiador de calefacción. Cuando ingresa al radiador, el líquido calentado desplaza al refrigerante frío, que se calienta nuevamente en el serpentín. Así, se lleva a cabo la circulación natural del agua a través del sistema. Para crear una circulación del refrigerante a través del sistema, se requiere calcular con precisión la longitud y el diámetro de la bobina, mantener los ángulos de inclinación del suministro y retorno, y mucho más. La importancia de estos cálculos no debe subestimarse, ya que un dispositivo inoperativo simplemente no es tan malo como las consecuencias de un golpe de ariete que puede ocurrir cuando el refrigerante hierve.
Sin embargo, este tipo de intercambiador de calor también tiene sus inconvenientes, a saber:
- la complejidad de los cálculos y la fabricación;
- monitoreo constante de temperatura y presión en el sistema;
- Alto caudal de refrigerante causado por la evaporación del líquido del tanque de expansión. Y si se usa agua, entonces si el sistema no se usa en el invierno, el líquido debe drenarse;
- una disminución significativa de la temperatura de los gases de escape, que puede provocar una disminución del empuje y una combustión incompleta del tipo de combustible utilizado.
Sin embargo, a pesar de estas deficiencias, cualquier persona que sepa manejar el instrumento y tenga al menos conocimientos escolares de física puede fabricar un intercambiador de calor de este tipo de forma independiente.
Variedades de dispositivo y principio de funcionamiento.
Existe una clasificación básica de los intercambiadores de calor, según el tipo de portador de calor, que los divide en agua y aire.
Intercambiadores de calor de agua
Los intercambiadores de calor de agua son el tipo de equipo más simple y común. Su trabajo se basa en las leyes básicas de la física: cuando se calienta, un líquido se expande, su densidad disminuye.Bajo la presión del agua fría más densa ubicada en la parte inferior del circuito, el líquido calentado ingresa al tanque de expansión y, desde allí, regresa al intercambiador de calor, moviéndose en un círculo cerrado.
Le recomendamos que se familiarice con: Cómo calcular y montar usted mismo los registros de calefacción
La circulación a través de tuberías y el calentamiento constante del agua a la temperatura deseada le permite mantener un funcionamiento óptimo del circuito conectado. También evita el sobreenfriamiento del tubo de la chimenea, lo que puede provocar la formación de condensación.
El intercambiador de calor más simple es un tanque o serpentín de metal (tubo en espiral), que contiene el portador de calor: agua caliente. La fuente de calor es la tubería de la chimenea caliente, que está en contacto directo con la fuente de calor.
Un dispositivo basado en un refrigerante de agua funciona según el principio de un samovar. El sistema tiene un tanque de expansión para agua caliente. A través de la conexión de salida del intercambiador de calor, el agua fluye a través de una tubería hacia el tanque de expansión. En el fondo del tanque hay un racor de salida con un tubo por el cual el agua enfriada sale del tanque y entra nuevamente al intercambiador de calor. El proceso físico natural de intercambio de calor determina la circulación constante del líquido y el mantenimiento de una temperatura constante.
Intercambiadores de calor de aire
El principio de funcionamiento de los intercambiadores de calor de aire es que los gases calientes calientan los tubos ubicados dentro del dispositivo, sin crear un calentamiento adicional, sino que solo dirigen la energía térmica hacia afuera. Estructuralmente, el intercambiador de calor de aire es un cilindro con varios tubos huecos en el interior, el aire se aspira al tanque cilíndrico desde abajo, se calienta en la tubería y sale del intercambiador de calor al exterior, aumentando así el nivel de calefacción de la habitación en 15- 20%.
¡Nota! Con la ayuda de un intercambiador de calor de aire, las habitaciones vecinas se pueden calentar desde una estufa si se saca una tubería de aire. Con la ayuda de un intercambiador de calor de aire, puede mejorar una estufa de barriga simple o una estufa común si la instala en una chimenea.
Además del tradicional tanque o serpentín de metal, existen modelos de campana que se utilizan para calentar el ático, este principio de la estructura del horno fue propuesto por I.V. Kuznetsov, y la estufa tipo campana lleva su nombre. El funcionamiento de los intercambiadores de calor tipo campana se basa en mantener el aire caliente subiendo por la chimenea mediante una campana especial que se instala debajo del techo. El movimiento de aire en la tubería se produce debido a procesos físicos naturales.
Le recomendamos que se familiarice con: Uso de tuberías de cobre en varios sistemas de tuberías: pros y contras
Intercambiador de calor de aire
Una estructura similar, que se instala en la chimenea de un dispositivo generador de calor, por regla general, consiste en una caja de metal, en la que se montan varias tuberías de entrada y salida. El principio de funcionamiento de este tipo de intercambiador de calor es bastante simple.
Desde abajo, de acuerdo con el principio de convección, el aire frío que ingresa a las boquillas, después del calentamiento, sale de la parte superior del intercambiador de calor directamente a la habitación calentada. Este principio de funcionamiento permite aumentar significativamente la eficiencia del dispositivo generador de calor y reducir el consumo de combustible en 2-3 veces.
Es bastante simple hacer de forma independiente un intercambiador de calor para una chimenea, con una máquina de soldar, una amoladora, tuberías de metal de varios diámetros, el deseo y la capacidad de manejar la herramienta.
Material:
- hoja de metal 350x350x1 mm;
- una tubería con un diámetro de una pulgada y cuarto y una longitud de 2,4 m;
- un trozo de tubería con un diámetro de 50 mm;
- recipiente metálico o cubo de 20 l de aceite de motor.
Fabricación:
- cree partes finales, para las cuales necesita cortar círculos de una hoja de metal. Es necesario que el diámetro de los tapones corresponda al diámetro del recipiente preparado de antemano;
- en el medio del tapón, se corta un orificio para un tubo central de 60 mm;
- marque y corte a lo largo de los bordes de la circunferencia de los orificios de la tubería en una pulgada y cuarto;
- debería haber dos de esos círculos;
- corte un tubo con un diámetro de 1¼ con un molinillo en 8 tubos iguales de aproximadamente 30 cm de largo;
- soldar un trozo de tubo de 300 mm con un diámetro de 60 mm al orificio central de los tapones;
- suelde 8 secciones de tubo de 1¼ alrededor de la circunferencia;
Debería salir una construcción similar
A continuación, debe hacer un cuerpo de intercambiador de calor del recipiente preparado. Esto requerirá:
- cortar el fondo del recipiente con una cortadora;
- haga un agujero en el centro desde los lados del cuerpo a lo largo del diámetro de la chimenea;
- es necesario soldar tuberías del diámetro correspondiente a los orificios laterales del cuerpo;
- Inserte el núcleo preparado en la carcasa y suéldelo a la carcasa. La estructura terminada debe pintarse con pintura resistente al calor.
Ahora necesita instalar el intercambiador de calor en la tubería de la chimenea y disfrutar del calor.
También puede ver el video de todo el proceso de fabricación de un intercambiador de calor con sus propias manos.
Intercambiador de calor: mecánica de trabajo.
La combustión del aceite de calefacción proporciona una temperatura de más de 500 ° C al entrar en la chimenea. Dichos indicadores son superfluos, porque la chimenea mantiene el tiro incluso a 300-400 ° C. Sin dañar la estufa, parte del calor puede redirigirse para calentar agua en sistemas de calefacción, suministro de agua o aire interior. La función del intercambiador de calor es asegurar la transferencia (intercambio) de calor de los gases en la chimenea al agua o al aire.
Modelos existentes
Los expertos creen que 3 soluciones de diseño para equipar un intercambiador de calor para una chimenea son óptimas:
- bobina;
- un cilindro con un refrigerante alrededor de la tubería - "camisa de agua";
- alteración del canal de la chimenea para un laberinto escalonado para ralentizar el movimiento de los gases y aumentar la transferencia de calor.
Las opciones No. 1 y No. 2 se utilizan para suministrar calor para calentar agua y en sistemas de calefacción, No. 3 - para calentar habitaciones.
Propiedades de diferentes tipos de intercambiadores de calor.
Todos los intercambiadores de calor tienen características, cuyo desconocimiento conducirá a defectos en el sistema de intercambio de calor. Si transferimos energía térmica al agua, a menudo se produce el efecto de una transferencia de calor excesiva. La entrada de agua fría al intercambiador de calor en la tubería con una chimenea calentada provoca la obstrucción del canal con humo y la formación de condensado de los gases de escape.
Otra solución que no es la mejor y que interrumpirá rápidamente el funcionamiento del intercambiador de calor es la instalación de un serpentín de tubería de suministro de agua dentro de la propia chimenea. El monóxido de carbono en la chimenea es la mitad del problema, el principal riesgo es la intoxicación por monóxido de carbono.
Al instalar el intercambiador de calor usted mismo, es mejor seguir las soluciones probadas y no experimentar, tratando de crear la versión del autor del dispositivo.
Para un funcionamiento ininterrumpido y seguro del sistema de intercambio de calor, se recomienda realizar un mantenimiento preventivo cada seis meses: inspección visual, limpieza de quemaduras e incrustaciones, reparaciones (si es necesario). Una actitud cuidadosa hacia el intercambiador de calor le permitirá funcionar durante décadas.
Requisitos
- El mejor material para el tanque del intercambiador de calor es el acero inoxidable, que puede soportar altas temperaturas y cambios bruscos.
- El intercambiador de calor se selecciona de acuerdo con la salida del calentador. La violación de esta regla conducirá a una pérdida de eficiencia del propio horno.
- El intercambiador de calor no está montado permanentemente en la tubería; la estructura se debe quitar fácilmente para repararla o limpiarla.
- Se requiere un tanque de almacenamiento de calor para intercambiadores de calor con una "camisa de agua" (circuito de agua) para que el agua fría no entre en el intercambiador de calor.
Trompeta en estaño
Este tipo de intercambiador de calor es bastante práctico y sencillo. Básicamente, la chimenea está envuelta en una tubería de metal o cobre, que se calienta constantemente y el aire que pasa a través de ella se calienta rápidamente.Se puede soldar una espiral a la chimenea mediante soldadura semiautomática o de argón. También se puede fijar con estaño, habiendo previamente desengrasado la chimenea con ácido fosfórico.
Fabricación de intercambiadores de calor
Aquí hay instrucciones paso a paso sobre cómo hacer un dispositivo de este tipo usted mismo.
- Recorta dos círculos con un diámetro de 30 cm. (Tapas). Considere las dimensiones basadas en su chimenea.
- Marque en cada hoja la ubicación de las tuberías, la más grande debe estar en el centro. El tubo del medio es de 58 mm, ocho pequeños son de 32 mm.
- Suelde los tubos a los tapones uno a la vez
- Suelde el segundo tapón a las tuberías.
- Haz un tanque.
- Haga dos agujeros en el costado de la carcasa de metal, en lados opuestos.
- En las paredes del intercambiador de calor, haga una salida debajo de las tuberías.
- Inserte el núcleo terminado en la carcasa. Asegúrelo soldando.
- Suelde el intercambiador de calor a la chimenea.
- Trate la estructura con pintura resistente al calor.
Intercambiador de calor casero
