Теплообменник своими руками

       Здравствуйте! Теплообменники являются составной частью отопительных систем как бытового назначения, так и промышленного. Этот сегмент рынка предлагает множество моделей теплообменников от различных производителей, характеристики которых отличаются, однако, сконструировать, собрать и подключить теплообменник своими руками также возможно. Для этого необходимо понимать принцип работы и установки этого устройства.

Что из себя представляет теплообменник?

      Схема и принцип работы этих устройств подразумевает передачу тепловой энергии от контура горячей воды к контуру холодной воды. Теплообменник – это узел или отдельный элемент магистрали системы теплоснабжения, через которое тепловая энергия передается от головного отопительного прибора к теплоносителю (вода, антифриз, пар и т. п.). Он нужен для обеспечения эффективного и рационального распределения тепла и не является самостоятельным устройством, а работает в комплексе с другим оборудованием.

      Выбор определенной конструкции теплообменника (пластинчатый, трубчатый и т. п.) во многом зависит от сферы использования этого устройства, а эффективность работы таких аппаратов зависит от того, насколько правильно был осуществлен расчет совместимости с головным нагревательным устройством системы теплоснабжения, а также насколько корректно разработана схема его установки. Для многоквартирных домов возможны варианты оборудования как зависимых систем центрального отопления, так и независимых.

      Наиболее эффективными и рациональными являются, конечно же, независимые типы, которые, наряду с главным теплонакопительным модулем, оснащены и дополнительными компактными теплообменниками для отдельной квартиры или контура центрального теплоснабжения. Их использование уместно и выгодно в магистралях с большим объемом, длинной протяженностью или во многоуровневых сооружениях. При этом важно правильно рассчитать мощность и подобрать необходимые модели для конкретных условий. Зависимые же системы менее функциональны в плане регулировки допустимой температуры и других показателей.

Изготовление теплообменника своими руками

      Перед тем как сделать теплообменник, необходимо определиться с материалом и произвести расчет эффективности изделия из различных металлов. Характеристики теплообменника, спаянного из медной трубы, считаются лучшими в плане отдачи тепловой энергии от горячей воды. По сравнению со стальными конструкциями, медные трубы проводят тепло горячей воды практически в 7 раз эффективнее. Таким образом, для одинакового количества горячей воды и энергии в системе теплоснабжения медный теплообменник потребует меньше материала, чем стальной.

      Приблизительный расчет соотношения упомянутых материалов конструкции должен быть примерно 1 м медной трубы к 7,14 м стальной трубы. Такое соотношение и расчет являются общепринятым правилом при сборке своими руками описываемых устройств.

      Расчет мощности теплообменника достаточно сложен и при его вычислении следует учитывать многие факторы, такие как диаметр трубопровода, тип металла, общую длину змеевика, среднюю температуру в головном отопительном приборе, скорость передвижения воды в системе и т. п. Правильный расчет непосредственно влияет на эффективность работы всей системы.

      Когда проводится расчет этого показателя, берут за основу формулу, при которой труба теплообменника диаметром в 50 мм в среднем дает 1 кВт тепловой энергии. Более развернутая методика расчета мощности теплообменной конструкции выглядит следующим образом:

Р = 1,16 x ΔТ/t x V;

где Р — это мощность теплообменника,

1,16 — специальный коэффициент,

ΔТ — разница температур,

t — это время нагрева,

V — объем.

      Трубчатый теплообменник изготавливается своими руками из отрезков гладкостенных труб в виде решетки. Такой принцип работы устройства теплового обмена является одним из наиболее популярных и простых при сборке. Еще более простыми считаются конструкции в виде куба или цилиндрических конструкций. Однако эффективность таких моделей немного ниже регистровых, так как циркуляция горячей воды проходит медленнее. Основной принцип, которого необходимо придерживаться при конструировании устройства – это обеспечение максимальной площади для нагрева воды, для чего могут использоваться также плоские металлические емкости, через которые будет циркулировать теплоноситель.

      Чтобы правильно рассчитать, собрать и подключить теплообменник следует придерживаться нижеперечисленных правил, а именно:

• Толщина стенок труб должна быть не менее 3 мм, в противном случае металл может быстро прогореть;

• При размещении устройства в головных нагревательных сооружениях систем теплоснабжения необходимо предусмотреть обязательный зазор между теплообменником и стенками топки, размер которого должен быть в пределах от 10 до 15 мм. При движении горячей воды металлическая конструкция расширяется, что и является причиной обеспечения компенсационного зазора;

• Расчет должен предусматривать диаметр труб или пустот в местах соединения отдельных отрезков не менее 5 мм.

      Теплообменник в виде конструкции из труб укладывается непосредственно в печь, а схема монтажа системы теплоснабжения должна предусматривать два отверстия для входа трубопровода и для его выхода. После полной укладки печи осуществляется подключение теплообменника к трубопроводной магистрали системы отопления. После чего осуществляется пробный запуск отопления и проводится проверка работы всех составных частей и устройств, а также визуальный осмотр труб на предмет возможной течи. Если расчет был правильным, то нагрев системы должен произойти достаточно быстро и равномерно.

      Помимо трубного типа, возможно собрать и пластинчатый тип теплообменника. Схема такого устройства предусматривает соединение множества пластин с небольшим зазором между ними. Пластины располагаются последовательно в зависимости от контура системы и соединены в единый модуль.

      Существует три разновидности пластинчатых теплообменников:

• Паяные;

• Разборные;

• Сварные.

      Использование пластинчатых устройств в основном распространено в промышленной сфере.

Инструкция по сборке

      Одним из наиболее популярных и востребованных типов теплообменников считаются конструкции для водяного отопления из двух горизонтальных труб и нескольких вертикальных, которые располагаются между ними. При этом все места соединений должны быть проточными.

      Чтобы сделать самодельный теплообменник для отопления, необходимо использовать стальные трубы, диаметр которых составляет не менее 2,5 см. В зависимости от размера печи подбираются оптимальные размеры продольных горизонтальных труб теплообменника с заранее подготовленными отверстиями для вертикальных труб, количество которых может колебаться от 6 до 9 штук. После чего осуществляется сварка конструкции. При этом необходимо следить за качеством шва, поскольку устройство будет использоваться в крайне агрессивной среде при высоких температурах.

      Выходной патрубок из теплообменника для подключения к системе оборудуется с верхней части, входной для подключения обратки – с нижней. При этом на каждом из патрубков нарезается резьба для муфтового соединения с основным трубопроводом.

     При расчете мощности применяется формула, при которой на каждые 3-5 кВт мощности печи требуется около 1 м2 площади устройства.