Les principaux types d'échangeurs de chaleur dans la fournaise et ses méthodes d'installation

Malgré l'utilisation généralisée des chaudières de chauffage modernes, les poêles traditionnels ne perdent pas leur pertinence. Cependant, leur efficacité laisse parfois à désirer. L'installation d'un échangeur de chaleur pour le four le rendra vraiment polyvalent. Non seulement l'air ambiant sera réchauffé, mais également le liquide de refroidissement circulant dans le système. L'achat d'une nouvelle chaudière à part entière n'est pas toujours conseillé. Surtout si le propriétaire zélé a le désir, l'opportunité et les conseils d'action.

Le principe de fonctionnement et la fonction de l'échangeur de chaleur

Un échangeur de chaleur liquide est un conteneur, faisant partie d'une structure de four, équipé pour être connecté à une canalisation. Le réservoir se réchauffe, au contact des produits de combustion, et transfère cette énergie à l'eau. L'eau, circulant dans le système, dégage de la chaleur vers les appareils de chauffage - les radiateurs, à partir desquels l'air est chauffé par convection. Le chauffage du récipient peut être direct ou indirect, et la circulation du fluide caloporteur peut être naturelle ou forcée.

Caloporteur

Des antigels à base d'éthylène glycol, de propylène glycol, d'alcool ou d'huile sont souvent utilisés à la place de l'eau. Leur principal avantage est leur point de congélation bas, allant de -30 à -70°C. Les nombres exacts dépendent de la composition chimique et de la concentration du liquide. L'utilisation d'une telle chimie présente un certain nombre d'avantages :

• protection des éléments du système contre les dommages dus au dégivrage ;
• protection anti-corrosion grâce à des additifs appropriés ;
• absence d'abrasifs, de sels et d'autres impuretés qui détruisent (obstruent) la canalisation ou les raccords.

Certains échangeurs de chaleur, par exemple pour un bain, servent non seulement à des appareils de chauffage, mais également à une douche ou à un réservoir séparé. Par conséquent, l'eau est utilisée ici. Afin d'éviter le dégivrage, l'appareil est conçu pour que le remplissage d'eau ne prenne pas beaucoup de temps. Si les bains publics ou le sauna sont souvent chauffés et que les structures enveloppantes sont isolées de haute qualité, le problème est résolu.

Le propylène glycol est cher, l'alcool et l'huile sont dangereux pour le feu et l'éthylène glycol est un caloporteur hautement toxique.

Fonctions de l'échangeur de chaleur

La fonction du réservoir d'échange de chaleur, en tant que partie de la structure du four, est de recevoir et de transférer la chaleur au liquide de refroidissement à partir des produits de combustion. Mais en tant qu'élément d'un système plus large (chauffage, approvisionnement en eau), il résout plusieurs problèmes.

• Répartir la chaleur uniformément et économiquement dans les pièces chauffées.
• Fournir de l'eau chaude à la maison (chalet, chalet, bain public, appartement, etc.).
• Accumulez de l'énergie thermique à utiliser lorsque le poêle ne fonctionne pas.

Un accumulateur de chaleur connecté à un échangeur de chaleur pour un poêle à bois stocke de l'énergie grâce à la capacité calorifique de l'agent de stockage. Par conséquent, il peut être réalisé en isolant n'importe quel conteneur. Un baril arrosé de mousse de polyuréthane et partiellement rempli de gravats ou de sable est déjà un accumulateur de chaleur. S'il est équipé de quatre connexions et correctement connecté, l'unité deviendra un élément fonctionnel du système.

En refroidissant de 1°C, l'eau chauffe 1 m3 d'air ambiant immobile de 4°C. C'est la raison du succès de l'utilisation des accumulateurs de chaleur à eau.

Types d'échangeurs de chaleur

Un appareil simple peut être efficace de différentes manières - selon le type. Le classement s'effectue selon plusieurs critères.Différents modèles d'échangeurs de chaleur d'usine ou faits maison, par exemple dans un bain, diffèrent:

• conception,
• Site d'installation,
• Matériel.

Ces facteurs s'influencent mutuellement et sur les caractéristiques de l'unité d'échange thermique dans son ensemble : son coût, son efficacité, sa productivité, le volume du système, la complexité de l'installation, etc.

Conception

Les différences de conception dépendent en grande partie de la destination du produit. Par exemple, le chauffage de l'eau pour le lavage implique un volume important et un transfert de chaleur intense. Et l'utilisation uniquement pour le chauffage nécessite un transfert progressif de la chaleur vers le liquide de refroidissement.

• La bobine est un tuyau coudé à différents angles. Se réchauffe rapidement, mais n'a souvent pas assez de volume. Convient pour une installation dans un foyer à bois, derrière un foyer, dans un poêle, sur une cheminée (si le serpentin est en spirale).
• Le registre est un analogue d'un radiateur tubulaire, peut-être le plus populaire, le plus polyvalent et le plus économe en énergie. Typiquement, il s'agit de plusieurs tuyaux de grand diamètre reliés par des tubes minces. Le choix d'une forme et d'un lieu d'installation spécifiques est limité par l'imagination de l'auteur, ainsi que par le schéma général.
• Diplomate - un ou plusieurs conteneurs interconnectés avec des buses. Il s'agit d'un modèle courant, facile à assembler et à installer. Un poêle pour un bain avec un échangeur de chaleur de ce type fournira de la chaleur, de la chaleur, de l'eau chaude. Inconvénients - un volume important réduit la vitesse de chauffage, limite le choix du lieu d'installation. La forme primitive ne contribue pas au transfert de chaleur à part entière, interférant avec le chauffage des parties du poêle lui-même. Par conséquent, il est bien adapté uniquement pour une installation à l'intérieur du poêle (si nous parlons d'un sauna), derrière celui-ci ou derrière la chambre de combustion.
• La chemise d'eau est une enveloppe installée sur les parties du générateur de chaleur chauffées de l'intérieur. Il s'agit souvent d'un cylindre avec des buses, placé sur la cheminée. Difficile pour l'assemblage artisanal, sujet aux fuites, mais ne nécessite pas de démontage du poêle pour l'installation et est assez efficace.

Le choix du modèle est généralement moins lié à l'efficacité et au prix qu'à la complexité de l'installation. Par exemple, certaines modifications des "vestes", des "bobines" et des "diplomates" d'eau sont montées sans démonter le poêle. Le maximum est la modernisation d'une partie de la canalisation ou le remplacement du poêle en fonte (pour cuisiner) par un "diplomate".

Les registres de transfert de chaleur sont généralement préférés aux autres appareils. Cependant, ils ne sont installés que lors de la construction d'un nouveau poêle ou d'une modification sérieuse de l'ancien.

Matériel

Lors de la conception d'un poêle ou d'une cheminée avec une sorte d'échangeur de chaleur, l'ingénieur (ou le fabricant de poêles) prend en compte les paramètres des matériaux. Les propriétés requises sont la résistance au feu, l'élasticité, la résistance à la corrosion, la capacité thermique, la conductivité thermique. Seuls les métaux ont ces caractéristiques.

• L'acier est excellent à tous égards, à l'exception de la résistance à la corrosion. Cependant, si le liquide de refroidissement est toujours rempli, il ne rouillera pas.
• L'acier inoxydable n'a pas d'inconvénients autres que le coût élevé et la difficulté de soudage. L'acier galvanisé n'est presque jamais utilisé en raison des émissions toxiques associées aux températures élevées.
• Fonte, dont les inconvénients sont la complexité du soudage et une forte probabilité de fissuration (en raison de changements brusques de température avec un chauffage inégal).
• Le cuivre, ce qui est bon pour tout le monde, sauf pour le prix élevé et la soudure des pièces. La soudure "ne retient pas" la forte chaleur si l'eau est drainée, donc l'utilisation du cuivre est limitée.

Le choix est généralement lié à la disponibilité ou à la disponibilité du matériel. Il existe souvent des poêles de bain avec un échangeur de chaleur en fonte, qui est une batterie modifiée. La révision consiste à souder les joints des profilés et des bouchons dans les trous supplémentaires. On obtient ainsi un registre d'échange thermique possédant toutes les propriétés nécessaires. Son inconvénient est son encombrement, qui limite le choix de l'emplacement.

fabrication de bricolage

En règle générale, prendre une décision concernant l'auto-fabrication indique la présence d'une sorte d'outil et de compétences pour travailler avec.Idéalement, il faut un atelier à part entière avec un étau, une soudure (de deux types), un établi, une enclume, etc.. Si l'équipement laisse beaucoup à désirer, il est possible d'assembler la modification la plus simple - une spirale en cuivre bobine.

Avantages de cette option :

• Le cuivre est relativement facile à plier et à souder.
• La bobine ne contient pas de composés soumis à de fortes chaleurs.
• La forme en spirale est simple, polyvalente et ne nécessite pas d'équipement sophistiqué.
• L'installation d'un tel échangeur de chaleur ne nécessite pas de modernisation sérieuse de la structure du four.

Un poêle de sauna avec un tel échangeur de chaleur fera face à tout ce que l'on peut en attendre : il assurera le fonctionnement de 2 à 3 radiateurs de chauffage, et chauffera l'eau dans un petit réservoir. Le chauffage est néanmoins responsable du microclimat dans le hammam.

Consommables

Parmi les outils spéciaux pour travailler le cuivre, seul un brûleur à gaz est nécessaire. Un professionnel aura besoin d'un coupe-tube, d'un chanfrein et d'une brosse métallique de la bonne taille. Cependant, tout cela est remplacé par un broyeur, une lime (râpe), une éponge abrasive douce. Vous aurez également besoin d'un minimum de consommables :

• tuyau en cuivre recuit en bobine d32, longueur 3,5 - 4,5 m (selon le d de la cheminée);
• douilles d'eau de transition (fil à souder) d32 * 1,25 ”- 2 pièces;
• soudure basse température et cuivre dur commune pour le brasage à moyenne température (650 - 750 ° C);
• pâte de gomme à mâcher;
• éponge abrasive douce;
• gaz propane-butane pour brasage à moyenne température - 1 bouteille (0,5 l);
• sable fin tamisé lavé - 5 - 6 kg;
• canalisation, robinets, vannes "Mayevsky", radiateurs.

Une "cintreuse" est nécessaire - une bûche ronde et régulière. Avec son aide, l'échangeur de chaleur du poêle de sauna prendra la forme d'un serpentin en spirale. La longueur de la bûche est d'au moins 1 m, et le diamètre est égal aux dimensions de la cheminée à la sortie du poêle. En règle générale, le paramètre dépend de la taille du foyer et n'est pas inférieur à 10 cm.

La bûche doit être solidement fixée en la fixant avec de puissantes vis autotaraudeuses / chevilles entre deux arbres ou murs.

Algorithme d'assemblage

La partie la plus difficile de l'assemblage est la spirale. Pour ce faire, le tuyau devra être plié à l'aide d'une bûche installée de manière rigide. Le cuivre non recuit ne peut pas être plié, vous devez donc acheter exactement celui des baies. La façon la plus simple d'installer un échangeur de chaleur à serpentin dans un four à briques (pour le chauffage) est de le monter sur une cheminée. Algorithme des actions :

1. Bouchez solidement une extrémité du tuyau, par exemple avec un bouchon scellé en usine.
2. Remplissez le tuyau de sable en renversant de l'eau, en tapant avec un marteau, en scellant avec une baguette. Cela peut être un tuyau en plastique renforcé ou un tuyau en caoutchouc bouché.
3. Lorsque le tuyau est plein, scellez le plus possible le remplissage, puis bouchez l'autre extrémité. Essayez de ne pas « desserrer » le sable.
4. Vissez une pince en forme de U ou ronde à la bûche, qui maintiendra fermement le tuyau. La base "P" est perpendiculaire à la cintreuse plus proche de l'extrémité, et l'emplacement autour de la circonférence n'a pas d'importance.
5. Insérez l'extrémité de la bobine dans la pince, commencez à enrouler lentement le tuyau autour de la bûche.
6. Si une salle apparaît quelque part, cela signifie que le sable n'est pas assez dense à cet endroit. Il est conseillé de tout recommencer, mais, théoriquement, vous pouvez essayer d'assommer avec un marteau.
7. Si d de la cheminée est de 150 et que la longueur de la baie est de 4,5, vous devriez obtenir 8 à 9 tours de spirale (pas plus de 35 à 40 cm de haut), ainsi que deux "queues" de 30 à 40 cm chacune .
8. Coupez les bouchons, nettoyez le sable, rincez la bobine.
9. Soudez les douilles d'eau de transition aux extrémités de la spirale.
10. Retirez le couvercle du poêle ou démontez la porte coulissante (enlevez une partie de la cheminée).
11. Placez la "bobine" sur le tuyau aussi près que possible du poêle.
12. Assemblez la cheminée en tenant compte des produits d'étanchéité nécessaires, des enroulements (le cas échéant).

Vous pouvez maintenant installer et connecter le reste du système de chauffage, y compris un vase d'expansion ouvert de type samovar, une canalisation, des robinets, des radiateurs, des vannes d'air.Pour améliorer la circulation naturelle, le diamètre de la tuyauterie ne doit pas être beaucoup plus petit que les dimensions du serpentin. Idéalement, ce sera aussi du cuivre, de même diamètre.

Une difficulté probable est une diminution du tirage due à une évacuation involontaire de la chaleur de la cheminée. La solution est d'augmenter la longueur de la cheminée.

Options d'installation pour la structure d'échange de chaleur

L'installation d'un échangeur de chaleur de toute nature implique une quantité de travail considérable, surtout si son efficacité est d'une importance capitale. Par exemple, la spirale la plus simple sur la cheminée peut se réchauffer légèrement et il n'y aura aucune circulation du tout sans pompe. Ensuite, il faut prendre des mesures, jusqu'à l'abandon d'une telle conception. En pratique, un échangeur de chaleur pour un four, installé à différents endroits, donne une efficacité différente. Classiquement, vous pouvez composer un tel TOP, en commençant par la variété la plus efficace :

• registre en U en fonte ou en acier dans le foyer;
• une chemise d'eau autour du foyer ou sur n'importe laquelle de ses surfaces ;
• Diplomate en U dans la chambre de combustion ;
• un diplomate directement au-dessus ou derrière le foyer, avec un contact maximum ;
• enveloppe d'eau autour du radiateur ;
• registre, diplomate ou serpentine dans le radiateur;
• diplomate ou serpentin derrière le poêle;
• veste d'eau de cheminée.

Le serpentin de cheminée est classiquement l'option la moins efficace. Cependant, la simplicité du dispositif élimine souvent les inconvénients. De plus, l'efficacité est améliorée de diverses manières. Parmi eux, le revêtement de la batterie avec une enveloppe thermiquement isolée avec remplissage des vides avec du sable ou l'installation de la structure directement dans le réchauffeur.

Tous les noms sont conditionnels. Par exemple, une telle conception d'usine n'est pas rare, lorsqu'un conteneur cubique est intégré au-dessus du poêle. Il peut être considéré comme une chemise ou un diplomate.

Connexion correcte

Un poêle à bois ou une cheminée avec n'importe quel échangeur de chaleur n'est qu'une partie du système. Pour son fonctionnement économe en énergie, la circulation du liquide de refroidissement reste le facteur clé. Même lorsqu'une pompe est clairement nécessaire (par exemple, dans une grande maison à deux ou trois étages), la circulation naturelle est importante. Grâce à elle, les tuyaux n'éclatent pas trop vite à cause du dégivrage, et l'eau ne bout pas si facilement en cas de panne d'électricité. Pour améliorer la circulation, il est conseillé de respecter les règles suivantes :

• plus le run-up des tuyaux de l'échangeur de chaleur est élevé en hauteur, mieux c'est ;
• le vase d'expansion est placé le plus haut possible, à côté du poêle ;
• un tuyau va au réservoir à partir du tuyau de dérivation supérieur;
• le tuyau du vase d'expansion va à l'entrée inférieure du radiateur;
• toutes les sections horizontales sont faites à un angle (pas moins de 3 mm par 1 m);
• sortie du radiateur uniquement du côté opposé ou en diagonale.

Un autre point important est le débit du pipeline. Plus il est haut, mieux c'est. Par conséquent, vous ne devez pas réduire le diamètre, construire des coudes supplémentaires, des raccords et également utiliser des tuyaux intérieurs rouillés ou en plastique.

L'échangeur de chaleur est installé au stade de l'assemblage du four. Si nous parlons d'un ancien design, ne soyez pas paresseux pour le démonter. Dans ce cas, il sera possible d'installer le dispositif le plus efficace là où il est nécessaire. En cours de route, une inspection détaillée de la maçonnerie, ainsi que d'autres détails, sera effectuée. Les défauts et les défauts seront éliminés.