Cómo hacer un intercambiador de calor de aire para una chimenea: una descripción general del ejemplo de una estufa de barriga

Estufa de sauna con intercambiador de calor: ventajas y características de funcionamiento

Destaquemos las principales ventajas de los hornos en un baño con intercambiador de calor.

• Un sistema de baño de este diseño resuelve dos problemas a la vez: calienta las instalaciones del vestidor y la sala de vapor, y también calienta el agua.
• Se permite colocar el tanque en la habitación más cercana a la sala de vapor.
• A pesar del costo relativamente bajo de los hornos con un intercambiador de calor por tubería en un baño, se caracterizan por una larga vida útil debido al uso de materiales de alta calidad en la fabricación.
• Debido a que la cámara de combustión de un horno moderno está equipada con vidrio refractario, es posible disfrutar de las llamas y controlar el proceso de combustión.
• Sin pretensiones del sistema en el cuidado;
• Apariencia atractiva.
• Las pequeñas dimensiones de la estufa con un intercambiador de calor en la tubería del baño ayudan a ahorrar espacio en la sala de vapor.
• La potencia de dicho sistema es suficiente para calentar rápidamente la sala de vapor a la temperatura deseada.

El diseño de una estufa de sauna con intercambiador de calor no es complicado, y el tanque se puede colocar en una habitación adyacente a la sala de vapor.

Las cuestiones de seguridad para cada persona están en primer lugar. Este factor requiere que el sistema sea operado correctamente. Es imposible fijar las tuberías que conectan el tanque con otras partes de la estructura sin moverse a la pared, ya que sus parámetros lineales cambian cuando se calientan.

El volumen del tanque de agua debe seleccionarse teniendo en cuenta el hecho de que debe calentarse dentro de las dos horas posteriores al momento de la ignición en el horno de combustible. De lo contrario, el agua simplemente se convertirá en vapor.

La potencia del intercambiador de calor creado en la tubería de la chimenea al baño no debe afectar el funcionamiento del horno en sí. En este caso, el nivel de reducción de potencia permisible no debe exceder el 10%. Cuando el sistema se calienta a una temperatura alta, no se puede llenar con agua.

Instalación de la bobina en la chimenea.

Para estufas de baños de vapor pequeños, los intercambiadores de calor se pueden instalar directamente en la chimenea. El diseño de la batería de agua caliente prácticamente no difiere de los intercambiadores de calor incorporados, el único inconveniente es la necesidad de instalar un tanque de almacenamiento adicional para agua caliente.

Muchos propietarios de salas de vapor instalan ambos tipos de intercambiadores de calor en la estufa, el interior está hecho de acero aleado y el exterior está hecho de cobre o aleación de cobre. El primer circuito de agua se utiliza para producir agua caliente y agua hirviendo, el segundo se llena constantemente de líquido y se conecta al sistema de calefacción.

Haciendo un intercambiador de calor con tus propias manos.

No siempre es posible comprar un proyecto de horno listo para usar con un intercambiador de calor. Además, no todos pueden trabajar como soldadores. Pero construir un intercambiador de calor en un horno de calentamiento con sus propias manos no es una tarea tan difícil. Al usar aluminio o cobre, se puede evitar la soldadura. Con buena preparación, cálculo correcto, esto es posible y no es una carga. Además, ahorra el presupuesto familiar.

Materiales fungibles

Habiendo elegido un lugar y tamaño, vale la pena considerar de qué es más fácil construir un intercambiador de calor. Puede utilizar tanto los materiales enumerados anteriormente como radiadores de hierro fundido, radiadores de automóviles y similares. Lo principal es tener en cuenta correctamente la conductividad térmica. Piense exactamente qué herramienta necesitará y prepárela con anticipación. Todas estas pequeñas cosas facilitarán la instalación.

Algoritmo de ensamblaje

Debe comenzar con un proyecto: pensar en las pequeñas cosas y elegir opciones. Vale la pena partir del tamaño: si el horno es débil, un intercambiador de calor desproporcionadamente grande solo dañará. Si usa cobre como tubería para la bobina, la longitud no debe exceder los tres metros.

La opción de fabricación más simple es una bobina. Requerirá una tubería de cobre, de 2 ma 3 m de largo.

La velocidad de calentamiento depende de la longitud de la tubería y del número de vueltas. Pero vale la pena recordarlo: debe tener en cuenta el tamaño del horno, la cámara de combustión y no abusar del aumento de la bobina. Las distorsiones en el tamaño reducen la vida útil del horno.

Para torcer la tubería en espiral, necesita una plantilla. Esta es cualquier parte auxiliar de forma cilíndrica. El diámetro de la plantilla debe encajar en el tamaño del horno.

Habiendo preparado los materiales, procedemos:

• Doblando la tubería, la enrollamos en el espacio en blanco preparado para obtener una espiral;
• Observamos las dimensiones en las que se debe colocar la bobina;

La potencia media de diseño del intercambiador de calor es de 1 kW por cada 10 metros de superficie.

Si no está satisfecho con este tipo de intercambiador de calor, puede fabricar otro tipo, por ejemplo, soldando tuberías de acero. Se ve algo como esto:

Ejemplos de dibujos sobre los que realizar trabajos:

¿Cómo instalar?

Es conveniente instalar el intercambiador de calor en el horno durante la colocación de un nuevo horno. Esto le permitirá montarlo a fondo, observando todos los espacios y dimensiones. Con esta instalación, es más fácil mantener el tamaño correcto. Habiendo montado el intercambiador de calor sobre la base del horno, es más fácil cubrirlo con ladrillos que al desmontar el horno terminado, tratando de adaptarlo a su lugar. Pero esto también es posible.

También hay puntos y requisitos importantes que deben observarse para aumentar la vida útil:

• no es necesario fijar las tuberías de estructuras con sujetadores metálicos;
• no vierta agua helada para evitar la condensación;
• observar las proporciones entre el horno y el intercambiador de calor, evitando una gran diferencia;
• use materiales de sellado con alta resistencia al calor;
• cumplir con todas las medidas de seguridad contra incendios;

Las reglas simples ayudarán a evitar situaciones peligrosas y ayudarán a prolongar la vida útil del horno. No se olvide de la seguridad contra incendios también.

Ejemplos de instalación en la foto:

Propósito y características del dispositivo.

Este diseño está diseñado para tomar calor de una chimenea calentada y transferirlo al refrigerante que circula en el intercambiador de calor. El diseño mismo de un dispositivo de este tipo depende de la forma y la sección de la chimenea, el material del que está hecho, la potencia del dispositivo de calefacción y el refrigerante, que puede ser aire, agua, aceite y varios líquidos que no se congelan.

De acuerdo con el refrigerante que circula dentro del dispositivo, todos los intercambiadores de calor se pueden clasificar en aire y líquido. Aire: más fácil de fabricar, pero no tiene la mayor eficiencia. Por ejemplo, para calentar una segunda habitación, una sala de espera o un ático, es necesario instalar un conducto de aire allí, y si dicha habitación está ubicada lo suficientemente lejos de la estufa, entonces se debe instalar un ventilador para crear un aire forzado. caudal.

Los intercambiadores de calor con un portador de calor líquido son más exigentes en términos de mano de obra y materiales, pero tienen una mayor eficiencia. Por ejemplo, una chimenea con un intercambiador de calor por el que circula el agua puede servir como un sistema completo de calentamiento de agua para una pequeña casa de campo, si dispositivo de entrada y salida conectar suministro y retorno a uno o dos radiadores.

Opciones de conexión estructural

El intercambiador de calor en la chimenea puede operar en dos modos principales. Y cada uno de ellos tiene su propio proceso de transferencia de calor desde el humo hasta el tubo interior del intercambiador de calor.

Entonces, en el primer modo, conectamos un tanque externo con agua fría al intercambiador de calor. Luego, el agua se condensa en el tubo interior, por lo que el propio intercambiador de calor se calienta únicamente debido al calor de condensación del vapor de agua de los gases de combustión. En este caso, la temperatura en la pared de la tubería no superará los 100 °C.Y el agua en el tanque se calentará durante mucho tiempo.

En el segundo modo, no se produce condensación de vapor de agua en la pared interior del intercambiador de calor. Aquí, el flujo de calor a través de la tubería es más significativo y el agua se calienta rápidamente. Para comprender mejor este proceso, realice el siguiente experimento: ponga una olla de agua fría en un quemador de gas. Se verá claramente cómo aparece la condensación en las paredes de la sartén y comienza a gotear sobre la estufa. Y a pesar de la llama de 100 ° C, este estado continuará durante mucho tiempo hasta que el agua en la sartén se caliente. Por lo tanto, si usa un intercambiador de calor en una tubería como registro para calentar agua, dé preferencia a sus diseños pequeños con paredes gruesas de la tubería interna, por lo que habrá mucho menos condensado.

Pipe on tin: ¡simple y duradero!

Esta opción es simple, práctica y conveniente. De hecho, aquí la chimenea simplemente se envuelve alrededor de un tubo de metal o cobre, se calienta constantemente y el aire destilado a través de ella se calienta rápidamente.

Puede soldar una espiral a su chimenea con un quemador de argón o soldadura semiautomática. También puede soldar con estaño, si solo lo desengrasa previamente con ácido fosfórico. El intercambiador de calor lo sujetará con especial firmeza; después de todo, los samovares están soldados con estaño y duran mucho tiempo.

Corrugación - barata y alegre

Esta es la opción más simple y menos económica. Tomamos tres corrugaciones de aluminio y las envolvemos alrededor de la chimenea en el ático o segundo piso. En las tuberías de las paredes de la chimenea, el aire se calentará y se puede redirigir a cualquier otra habitación. Incluso una habitación bastante grande se calentará hasta el punto de calor mientras calienta la estufa de la sala de vapor.Y para que la eliminación de calor sea más productiva, envuelva las espirales corrugadas con papel de aluminio común.

Campana intercambiadora de calor - para calentar el ático

Además, se puede instalar un intercambiador de calor en la sección de la chimenea en la habitación del ático, que funcionaría según el principio de un horno tipo campana: aquí es cuando el aire caliente sube y cuando se enfría, baja lentamente. Este diseño tiene su propia gran ventaja: una chimenea de metal ordinaria en el segundo piso generalmente se calienta para que no se pueda tocar, y dicho intercambiador de calor reducirá significativamente el riesgo de incendio o quemaduras accidentales.

Algunos artesanos también cubren dichos intercambiadores de calor con una malla con piedras para la acumulación de calor y decoran el soporte del intercambiador de calor. El ático en este caso resulta aún más cómodo y se puede utilizar como espacio habitable. Después de todo, según la práctica, la temperatura de la tubería de una estufa de baño no supera los 160-170 ° C, si tiene un intercambiador de calor. Y la temperatura más alta ya estará solo en el área de la puerta. ¡Cálido y seguro!

Intercambiador de calor en baños

Es recomendable hacer un intercambiador de calor para una tubería de chimenea en un baño con sistemas de agua caliente (suministro de agua caliente). Se usa un intercambiador de calor de aire para calentar la casa de baños, y en la sala de vapor hay suficiente calor sin él. Se utiliza un intercambiador de calor de agua si el baño es un edificio separado. Por lo general, se instala un tanque de agua debajo del techo en una habitación adyacente a la sala de vapor.

Lo que necesita saber al instalar un intercambiador de calor de agua caliente

1. El tanque de agua debe corresponder a la potencia de la estufa en el baño: un recipiente grande y espacioso tarda más en calentarse. En un tanque de pequeña capacidad, el agua hervirá rápidamente y emitirá un exceso de vapor.La capacidad óptima es de 50-100 litros, y 6-10 litros serán suficientes para el elemento calefactor.
2. El propio intercambiador de calor también debe corresponder a la potencia de la estufa de sauna. Idealmente, el intercambiador de calor deja entre el 10 y el 15 % del calor del horno.
3. El tanque de agua debe llenarse durante el calentamiento del horno, de lo contrario, el tanque se sobrecalentará y todo el sistema de intercambio de calor colapsará.
4. Las tuberías del sistema de intercambio de calor no deben fijarse rígidamente a las paredes, ya que se expanden cuando se calientan. Un montaje excesivamente rígido dañará toda la estructura de intercambio de calor.

El principio de funcionamiento y el dispositivo del intercambiador de calor.

Hay varios modelos diferentes de intercambiadores de calor. Su diseño, así como el principio de funcionamiento, son generalmente similares. El intercambiador de calor tiene un cuerpo hueco equipado con tuberías de salida y entrada. El llamado dispositivo de freno está instalado dentro de la carcasa, diseñado para gases de combustión. En la mayoría de los casos, se trata de un sistema de amortiguadores con recortes instalados en los ejes. Los elementos tienen la capacidad de girar, creando un conducto en zigzag de varias longitudes. El ajuste de la posición de las compuertas le permite elegir la relación óptima de eficiencia de intercambio de calor y tiro en el conducto de humos, sin violar las reglas de operación segura. También existen opciones más sencillas sin sistema de amortiguadores regulables.

El dispositivo del termopermutador para el horno "Bulleryan". El aire frío a través de los orificios en la parte inferior del dispositivo ingresa a la estructura, se calienta a partir de los productos de combustión que pasan por la chimenea y sale

El aire más frío se aspira a través de los orificios ubicados en la parte inferior del dispositivo, según el principio de convección.Pasa por el interior, donde los humos que pasan por el conducto de humos lo calientan. El aire calentado se expulsa a través de las aberturas superiores hacia la habitación calentada. Por lo tanto, es posible aumentar la eficiencia del calentador y reducir significativamente la cantidad de combustible que consume. Se llevaron a cabo experimentos que demostraron que el consumo de combustible de una estufa de barriga con un intercambiador de calor instalado en la chimenea se redujo tres veces.

Sin embargo, para lograr este efecto, debe elegir el dispositivo correcto. No olvide que al ceder su calor en el conducto de gas, los productos de combustión se enfrían con bastante rapidez. Esto conduce a una disminución de la diferencia de temperatura en la chimenea y, en consecuencia, a una disminución del tiro en el sistema. Para evitar este efecto desagradable, se utilizan ajustes de amortiguación o se seleccionan las dimensiones óptimas de la estructura.

Video

Intercambiador de calor tipo aire

El intercambiador de calor de aire de bricolaje para la chimenea tiene un diseño simple. Tiene una caja de metal, dentro de la cual hay tuberías de entrada y salida. El principio de funcionamiento del producto es simple y se puede ver en esta foto.

Debajo hay aire frío. Al entrar en las tuberías se calienta y sale por la parte superior calentando la estancia en la que se encuentra. En este caso, el consumo de combustible se reduce de 2 a 3 veces, ya que la habitación se calienta de manera más eficiente.

¡Nota! El intercambiador de calor se instala en posición horizontal, como se muestra en la foto. Pero también hay opciones con disposición vertical.

Otra ventaja es que el intercambiador de calor en el tubo de la chimenea se realiza a mano. Todo lo que necesita son instrucciones detalladas. Aquí hay una lista de herramientas y materiales para el trabajo:

• maquina de soldar;
• Búlgaro;
• chapa, dimensiones 350x350x1 mm;
• tuberías de diferentes diámetros;
• un trozo de tubería con un diámetro de 60 mm;
• un cubo de metal de 20 litros o un barril.

Ahora puede proceder a una revisión paso a paso de la tecnología de creación:

Las piezas finales se crean a partir de chapas de 350x350x1 mm. Usando un molinillo, se cortan dos círculos idénticos. En este caso, el diámetro de las piezas (tapones) es igual al del recipiente metálico que se utilizará.
Se corta un orificio en el centro para instalar una tubería de 60 mm.
Los agujeros para las tuberías restantes están marcados y cortados a lo largo de los bordes. Debería haber 8. Ver

una fotografía
Un trozo de tubería con un diámetro de 60 mm está soldado al orificio central.
¡Presta atención! Es importante que todas las tuberías tengan la misma longitud.

Luego, los 8 tubos se sueldan en un círculo. Y así a cada trasero
La salida debería verse así

El intercambiador de calor está casi listo, solo necesita armarlo.
Si hay un fondo en el recipiente, entonces se corta.
Se hacen agujeros a los lados exactamente en el centro, idénticos al diámetro del tubo de la chimenea.
Se inserta un tubo en cada orificio y se suelda con una máquina de soldar.
El núcleo de tuberías previamente hecho se inserta en el cuerpo y se fija al cuerpo mediante soldadura. El intercambiador de calor está listo. Queda por pintarlo con pintura con propiedades resistentes al calor.

Se instala un intercambiador de calor en la tubería de la chimenea hacia la casa de baños, la casa u otra habitación. Con él, la diferencia de calentamiento se sentirá de inmediato. Mire el video correspondiente para ayudarlo a hacer frente al trabajo usted mismo.

Agua

El dispositivo tiene dos sectores que se calientan entre sí.La circulación de agua a alta potencia se produce en circuito cerrado en el depósito del sistema de calefacción, donde calienta hasta 180 gr. Después de fluir alrededor de las tuberías instaladas, el agua se envía al sistema principal, donde aumenta la temperatura de calefacción.

Para hacer un intercambiador de calor de agua, prepare:

• Contenedor en forma de tanque de acero. Ajústelo al principio del sistema. Para la circulación del agua se necesitan 2 ramales de tubería, el inferior es para entrada de agua fría, el superior es para entrada de agua caliente.
• Revise el tanque para ver si hay fugas.
• Colocar serpentines tubulares de cobre en el interior del tanque, 4 metros de tubería por cada 100 litros de tanque es suficiente.
• Conecte el regulador de potencia al tubo de cobre.
• Para evitar que las caídas de presión y temperatura destruyan el recipiente, instale el ánodo más cerca del elemento calefactor.
• Selle el tanque herméticamente.
• Llene con agua.
• Compruebe el sistema en acción.

tipos de mantenimiento

Esquema y principio de funcionamiento de un intercambiador de calor recuperativo.

Según el principio de funcionamiento, el equipo se divide en recuperativo y regenerativo. En el primero, los refrigerantes en movimiento están separados por una pared. Este es el tipo más común, puede ser de varias formas y diseños. En el segundo caso, los refrigerantes calientes y fríos entran en contacto con la misma superficie a su vez. La alta temperatura calienta la pared del equipo durante el contacto con el medio caliente, luego la temperatura se transfiere al líquido frío al entrar en contacto con este.

Según su propósito, el mantenimiento se divide en dos tipos: refrigeración: funcionan con frío líquido o gasmientras enfría el refrigerante caliente; y calefacción: interactúan con un ambiente calentado, dando energía a los flujos fríos.

Por diseño, los intercambiadores de calor son de varios tipos.

plegable

Consisten en un marco, dos cámaras finales, placas separadas separadas por juntas resistentes al calor y pernos de fijación. Dichos equipos se caracterizan por la facilidad de limpieza y la posibilidad de aumentar la eficiencia mediante la adición de placas. Pero mantenimiento plegable sensible a la calidad del agua. Para extender su vida útil, se requieren filtros adicionales, lo que aumenta el costo del proyecto.

lamelar

El intercambiador de calor de placas necesita instalar filtros adicionales en el refrigerante

Se diferencian en el método de conexión de las placas internas:

• En los TO soldados, las placas de acero inoxidable corrugado de 0,5 mm de espesor se fabrican mediante estampación en frío. Se instala una junta hecha de caucho especial resistente al calor entre ellos.
• En placas soldadas, se sueldan y forman cassettes, que luego se ensamblan dentro de placas de acero.
• En TO semisoldado, los cassettes se mantienen unidos mediante juntas de paronita en una estructura de un número reducido de módulos soldados. Estos módulos están sellados con juntas de goma y conectados mediante soldadura láser. Luego se ensamblan entre dos placas con pernos.

Los intercambiadores de calor de placas se utilizan en condiciones de presión elevada y temperaturas extremas. Dichos dispositivos requieren un mantenimiento mínimo, son económicos y altamente eficientes. Además, la eficiencia del equipo se puede aumentar o disminuir según sea necesario aumentando o disminuyendo el número de placas de acero.

El único inconveniente de un intercambiador de calor de acero inoxidable corrugado es la sensibilidad a la calidad del refrigerante, es necesario instalar filtros adicionales.

Carcasa y tubo

Consisten en un cuerpo cilíndrico, donde se colocan haces de tubos ensamblados en celosías. Los extremos de los tubos se sujetan con abocinamiento, soldar o soldar. La ventaja de dicho equipo es que no exige la calidad del refrigerante y la posibilidad de usarlo en procesos técnicos donde están presentes medios agresivos y alta presión (en las industrias de petróleo, gas y química). Las desventajas de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son la transferencia de calor relativamente baja, las grandes dimensiones, el alto costo y la dificultad de reparación.

Espiral

Consisten en dos láminas de metal enrolladas en espiral. Los bordes interiores están conectados por una partición y fijados con pasadores. Dichos intercambiadores de calor son compactos y tienen un efecto de autolimpieza. Son capaces de trabajar con medios líquidos no homogéneos de cualquier calidad. Con un aumento en la velocidad del movimiento del fluido, aumenta la intensidad de la transferencia de calor. Inconvenientes: dificultad en la fabricación y reparación, limitando la presión del fluido de trabajo a 10 kgf/cm².

Espiral
carcasa y tubo

Tubo doble y tubo en tubo

Esquema del intercambiador de calor "tubería en tubería"

Los primeros consisten en tuberías de diferentes diámetros. El líquido y el gas se utilizan como portadores de calor. Los dispositivos se utilizan en lugares con alta presión, tienen un alto nivel de transferencia de calor. Son fáciles de instalar y mantener. El único inconveniente es el alto costo.

El intercambiador de calor "tubo en tubo" consta de dos tubos de diferentes diámetros conectados entre sí. Se utilizan a bajo caudal de refrigerante y para equipar una chimenea.

Algunos consejos generales

Durante el uso de intercambiadores de calor, surgen algunos problemas que pueden "estropear el estado de ánimo". ¿Cuáles son estos problemas y cómo se pueden solucionar?

Temperatura de calentamiento del agua en el tanque.

Temperatura de calentamiento del agua en el tanque

Es necesario "atrapar" el momento en que será aceptable, pero es casi imposible atrapar ese "momento". El hecho es que mientras se ducha, la estufa continúa ardiendo, respectivamente, la temperatura del agua aumenta constantemente. ¿Qué hacer? ¿Apagar el fuego en el horno? Esto, por supuesto, no es una opción.

Proponemos resolver el problema con una batidora. Si hay un conducto de agua en el baño, excelente, ayudará no solo a crear una temperatura agradable, sino que también, utilizando la automatización más simple, hará que el llenado del tanque de agua sea automático. Será posible lavar sin ahorrar agua, los riesgos de que hierva en el intercambiador de calor se reducen algo. Si no hay suministro de agua, recomendamos instalar un depósito de agua fría adicional junto al depósito de agua caliente. Necesitas conectarlo a la ducha a través de un mezclador.

Diagrama de cableado

Agua hirviendo en el intercambiador de calor.

Agua hirviendo en el intercambiador de calor.

Esto sucede especialmente a menudo durante la instalación del intercambiador de calor directamente en el horno del horno. Le garantizamos que nunca podrá calcular los parámetros del intercambiador de calor de tal manera que excluya por completo dicho fenómeno. Estos cálculos son demasiado complicados y hay demasiados indicadores desconocidos y no regulados. Cálculos de velocidad flujo de agua solo puede ser realizado por un ingeniero de diseño calificado que conozca perfectamente las leyes de la ingeniería térmica, la ingeniería hidráulica y la instalación. Pero la incógnita más importante es la llama en el horno.

Nadie podrá decir exactamente cuánto calor da la estufa en cada unidad individual de tiempo. Es imposible aumentar o disminuir rápidamente la intensidad de combustión de la llama dependiendo de la temperatura del agua. Proponemos resolver el problema del agua hirviendo con la ayuda de bombas de agua monofásicas ordinarias para sistemas de calefacción. Están integrados directamente en la tubería, la potencia de los dispositivos es de 100 ÷ 300 W. La instalación de una bomba de circulación no solo elimina los riesgos de ebullición, sino que también acelera significativamente el tiempo de calentamiento del agua.

Esquema conexión de la bomba de circulación

Esperamos que nuestra información sea útil para los propietarios de baños y permita no resolver problemas con los intercambiadores de calor, sino evitar que ocurran incluso en la etapa de fabricación e instalación.