Uno scambiatore di calore autocostruito fungerà da "cuore" del sistema di riscaldamento domestico

L'elemento principale di qualsiasi sistema di riscaldamento è un dispositivo speciale: uno scambiatore di calore per il riscaldamento di una casa, in cui il calore viene trasferito dal generatore di calore al liquido di raffreddamento. Sul mercato moderno è presentato un gran numero di diverse caldaie per riscaldamento, ma tutta la loro varietà non limita l'immaginazione degli artigiani domestici in termini di produzione indipendente di tali dispositivi. Nel nostro articolo, ai lettori verrà chiesto di scoprire a cosa serve uno scambiatore di calore in un sistema di riscaldamento, come realizzarlo da soli e come collegarlo.

Funzione scambiatore di calore nell'impianto di riscaldamento

Negli impianti di riscaldamento dell'aria domestici, vengono spesso utilizzati scambiatori di calore superficiali dell'impianto di riscaldamento, in cui l'energia termica viene trasferita attraverso le superfici delle pareti metalliche del dispositivo.

Il principio del riscaldamento attraverso uno scambiatore di calore è pienamente implementato nella progettazione di caldaie a gas, a combustibile solido o elettriche. L'acqua circola attraverso i tubi piegati a serpentina, installati all'interno dell'unità di riscaldamento, e viene riscaldata dalla temperatura del combustibile in combustione. Il liquido di raffreddamento riscaldato entra nella tubazione dell'impianto di riscaldamento e l'acqua raffreddata dai radiatori entra nello scambiatore di calore per sostituirlo.

Finora, in molte case singole, la stufa rimane la tradizionale fonte di calore. Va bene per riscaldare una piccola capanna, ma in un cottage multi-stanza la sua potenza termica è insufficiente. Pertanto, in una casa privata, è necessario uno scambiatore di calore nell'impianto di riscaldamento per trasformare la stufa in una vera e propria caldaia per il riscaldamento dell'acqua. Le dimensioni e la forma di uno scambiatore di calore fatto in casa per il riscaldamento devono adattarsi alle dimensioni della camera del combustibile del forno. Tubi e radiatori possono essere collegati a questo dispositivo, quindi il riscaldamento della casa diventerà più efficiente.

Tipi di scambiatori di calore

Gli scambiatori di calore ad acqua per il riscaldamento sono più pratici. Ciò è dovuto al fatto che l'acqua trasferisce l'energia termica molto meglio dell'aria. Tuttavia, viene utilizzato anche uno scambiatore di calore ad aria per il riscaldamento. Oltre all'acqua e all'aria, viene utilizzato anche uno scambiatore di calore per il camino per il riscaldamento, che non è installato all'interno, ma all'esterno.

Tutti i dispositivi di riscaldamento industriale sono dotati di scambiatori di calore, il cui design è adattato al massimo per un efficiente riscaldamento dell'acqua.

In fabbrica, gli scambiatori di calore sono realizzati in rame. Il tubo è una bobina, attraverso le cui curve ci sono molte piastre, che forniscono un'ampia area di scambio termico.

È quasi impossibile costruire uno scambiatore di calore fatto in casa per il riscaldamento di casa in modo che sia esattamente come uno di fabbrica. Pertanto, dovrai scegliere un'opzione più semplice.

Sistema di design

Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore fatto in casa è che la stufa gli trasferisce energia dalla combustione di legna o carbone e l'acqua riscaldata si disperde attraverso i tubi in tutte le stanze. Questo metodo di riscaldamento consente agli abitanti della casa di godere di una distribuzione uniforme del calore. Inoltre, tutte le stanze si riscaldano molto più velocemente e i costi del carburante sono ridotti.

Esistono due modi per migliorare il riscaldamento della stufa di una casa privata:

• costruire un forno "da zero" per una dimensione specifica dello scambiatore di calore;
• installare uno scambiatore di calore fatto in casa, realizzato per adattarsi alle dimensioni del focolare, nel forno esistente.

Realizzando uno scambiatore di calore per il riscaldamento con le proprie mani, il proprietario della casa può essere certo che la sua stufa con un circuito idraulico non funzionerà peggio di una vera caldaia a combustibile solido. L'unica differenza è che nella stufa la posizione dell'ingresso dello scambiatore di calore risulterà leggermente più alta dal pavimento rispetto alle caldaie di fabbrica. Questa è una differenza piuttosto significativa che può influenzare la velocità di circolazione naturale del liquido di raffreddamento.

Il collegamento dello scambiatore di calore all'impianto di riscaldamento deve essere effettuato in modo tale che il tubo di alimentazione dell'acqua fredda (ritorno) si trovi il più in basso possibile.

Proprio come in un impianto di riscaldamento convenzionale, un vaso di espansione deve essere installato nella parte superiore delle tubazioni. Compenserà la variazione del volume di acqua riscaldata e rilascerà bolle d'aria dal sistema. Se il riscaldamento attraverso uno scambiatore di calore a circolazione naturale non è sufficiente per riscaldare un grande cottage, sarà necessario installare una pompa di circolazione nel sistema.

Per collegare uno scambiatore di calore fatto in casa per il riscaldamento, vengono utilizzati 2 raccordi: uno in basso (ingresso acqua fredda), l'altro in alto (uscita calda). Quando si installa lo scambiatore di calore, è necessario fornire la pendenza necessaria dei tubi, come richiesto dallo schema.

Vantaggi del riscaldamento con uno scambiatore di calore

Se capisci perché hai bisogno di uno scambiatore di calore in un sistema di riscaldamento, puoi vedere diversi chiari vantaggi:

1. Facilità di fabbricazione. Se esiste già una stufa in casa, dovrai spendere solo per realizzare uno scambiatore di calore fatto in casa e installare un sistema di riscaldamento.
2. Riscaldamento combinato. Oltre a riscaldare la casa dalla superficie della stufa, verrà aggiunto un sistema di riscaldamento dell'acqua.
3. Varietà di combustibili. Puoi riscaldare la stufa con qualsiasi fonte di energia solida, a differenza delle caldaie che si concentrano solo su un certo tipo di combustibile.
4. Aspetto piacevole. È utile preservare l'aspetto tradizionale della stufa russa quando si crea un interno in stile nazionale.

Tra gli svantaggi del riscaldamento attraverso uno scambiatore di calore ci sono: meno alta efficienza rispetto alle caldaie di fabbrica e la mancanza di un controllo automatico sull'intensità del riscaldamento del liquido di raffreddamento.

Come realizzare uno scambiatore di calore fatto in casa

La forma di uno scambiatore di calore per il riscaldamento fai-da-te può essere diversa. L'opzione più comune è un registro di diversi tubi in acciaio o rame, ma vengono utilizzati anche campioni di tipo a piastra.

La temperatura nella zona di combustione è molto alta, specialmente quando il carbone sta bruciando. Pertanto, vengono imposti requisiti maggiori al metallo da cui verranno realizzati gli elementi dello scambiatore di calore, alla razionalità del suo design e alla qualità delle saldature.

Materiali per la fabbricazione

Il compito degli scambiatori di calore ad acqua per il riscaldamento è garantire un trasferimento di calore ottimale e in questo processo è importante il grado di conduttività termica del metallo. Ad esempio, un tubo di acciaio conduce il calore 7 volte meno di un tubo di rame. Pertanto, a parità di diametro del tubo, per trasferire la stessa quantità di calore, serviranno 25 metri di tubo in acciaio invece di 3,5 metri di rame.

Gli scambiatori di calore in rame sono i più economici da utilizzare, ma anche costosi. Gli scambiatori di calore realizzati con tubi di acciaio con un diametro di almeno 32 mm sono considerati più convenienti per l'autoproduzione.

Se si prevede di riscaldare la stufa con il carbone, è meglio installare uno scambiatore di calore in ghisa. Questo metallo è più forte e le pareti del dispositivo non si bruceranno a lungo.

Calcolo della potenza dello scambiatore di calore

È piuttosto difficile calcolare in anticipo la capacità di uno scambiatore di calore per un sistema di riscaldamento. Per fare ciò, è necessario prendere in considerazione troppi fattori: diametro del tubo, lunghezza della bobina, conduttività termica del metallo, temperatura di combustione del carburante, velocità di circolazione del refrigerante, ecc. La reale capacità di uno scambiatore di calore di far fronte alle sue funzioni diventerà chiara solo dopo che il sistema di riscaldamento inizia a funzionare.

Durante il calcolo, è possibile guidare che 1 metro di tubo con un diametro di 50 mm, che funge da scambiatore di calore, fornirà 1 kW di potenza termica.

Puoi prendere, ad esempio, qualsiasi modello di caldaia noto e, in base ai suoi parametri, creare il tuo scambiatore di calore fatto in casa.

Caratteristiche del progetto

Uno scambiatore di calore per il riscaldamento dell'acqua di una casa, saldato da tubi a pareti lisce, è chiamato registro. Sembra una sorta di "griglia" ed è la forma più popolare di scambiatore di calore fatto in casa. Oltre a questo design, i dispositivi più semplici sono realizzati sotto forma di un serbatoio rettangolare o cilindrico. La cosa principale è che la superficie per lo scambio di calore sia la più ampia possibile.

Quando si realizza uno scambiatore di calore con le proprie mani, è necessario osservare diverse condizioni:

• la larghezza dei vuoti interni nello scambiatore di calore deve essere di almeno 5 mm, altrimenti l'acqua al suo interno potrebbe bollire;
• lo spessore della parete dei tubi deve essere di almeno 3 mm in modo che il metallo non si bruci;
• uno spazio di 10-15 mm tra lo scambiatore di calore e le pareti del forno deve compensare l'espansione del metallo durante il riscaldamento.

Caratteristiche di installazione

Il modo più semplice è installare lo scambiatore di calore contemporaneamente alla costruzione del forno. Se lo installi in un vecchio forno, dovrai smontare parte della sua muratura.

Procedura:

1. Sulla base preparata del forno, uno scambiatore di calore tubolare è installato direttamente nella cavità del forno.
2. Con l'ulteriore posa delle file di mattoni, viene lasciato spazio per i tubi di ingresso e di uscita del dispositivo.
3. Dopo aver completato la posa del forno, lo scambiatore di calore viene collegato all'impianto di riscaldamento, l'impianto viene riempito d'acqua e viene acceso un forno di prova.

Il materiale video ti invita a familiarizzare con suggerimenti utili per realizzare da solo uno scambiatore di calore:

Finora abbiamo parlato solo di scambiatori di calore in un impianto di riscaldamento ad acqua calda. Prestiamo attenzione ad altre aree della loro applicazione.

Riscaldamento ad aria

Se caratterizziamo il sistema di riscaldamento dell'aria, possiamo dire che presenta più svantaggi che vantaggi. Gli scambiatori di calore ad aria per il riscaldamento non sono ampiamente utilizzati nel settore residenziale privato, non sono ancora diventati comuni.

Il vantaggio di questo sistema è la possibilità di combinare il riscaldamento con la ventilazione forzata. Tuttavia, eventuali errori nella sua progettazione e installazione possono ridurre al minimo i vantaggi. Si sente il rumore della ventola nei condotti dell'aria e si avvertono squilibri di temperatura nelle stanze.

Esistono scambiatori di calore per il riscaldamento dell'aria per il riscaldamento diretto e indiretto. Nel primo di essi, il gas o il gasolio vengono bruciati direttamente nello scambiatore di calore stesso. Altri modelli utilizzano un mezzo di riscaldamento intermedio.

Scambiatore di calore a camino

Nelle dacie e nei bagni degli "artigiani popolari" è possibile vedere uno scambiatore di calore ad acqua o aria fatto in casa installato sul camino di una piccola stufa. Risulta molto redditizio: il calore non scompare con il fumo e parte di esso viene utilizzato per riscaldare l'acqua.

Installando uno scambiatore di calore sul camino per il riscaldamento, è possibile ottenere una quantità abbastanza grande di acqua calda. Certo, questo non è sufficiente per riscaldare tutta la casa, ma è sufficiente mettere uno o due termosifoni nello spogliatoio. È possibile utilizzare uno scambiatore di calore per il camino sia per il riscaldamento che per il riscaldamento rapido dell'acqua in una vasca da bagno.

Un tale dispositivo può essere molto semplice da produrre. Come base, puoi prendere un pezzo di un tubo grande con un diametro di 500-700 mm o saldare un serbatoio in acciaio inossidabile. Al centro della struttura ci sarà un tubo verticale corrispondente al diametro del camino e due tubi dovranno essere saldati sopra e sotto.

Cedendo la sua temperatura allo scambiatore di calore, i prodotti della combustione che escono dal forno si raffreddano rapidamente. Per questo motivo, il tiraggio nel camino diminuisce e la combustione del carburante rallenta leggermente.

Realizzare uno scambiatore di calore per il riscaldamento con le proprie mani può essere un modo per organizzare il riscaldamento dell'acqua a tutti gli effetti in una casa senza acquistare attrezzature costose.