Теплообменник — это один из самых важных элементов системы отопления. Его используют в водном или воздушном способе обогрева помещений. Наиболее часто устройство монтируют в радиатор батареи, температура которого повышается с помощью горячей воды. От небольшого по размерам теплообменника зависит прежде всего степень проводимости тепла. Среди всех материалов самыми лучшими считаются серебряные и медные изделия. Что касается меди, то она используется во всех сферах строительных отраслей, что и делает ее самым надежным расходником.
Благодаря аппарату КПД от выработки энергии эффективность обогрева повышается. При этом необязательно покупать готовую продукцию в магазине. Теплообменник можно сделать и своими руками, было бы желание.
Суть работы теплообменника
Для отопления жилых домов, офисов и промышленных помещений используют радиаторы, батареи. Существенно усилить их пользу способны электрокотлы.
Часто встречается теплообменник, который представлен двумя емкостями их металла. Одна помещается в другую наподобие матрешки. С помощью стенок вырабатываемая энергия превращается в тепло и поступает в комнату. Такая модель наиболее часто популярна среди отопительных систем.
Главным преимуществом этого устройства является герметичность. Дело в том, что разные среды не смешиваются между собой, что по законам физики не очень хорошо заканчивается. Теплоносители имеют разные свойства, и это благоприятно отображается на работе аппарата.
Достоинства и недостатки
У каждого предмета есть свои положительные и отрицательные стороны. Это касается даже теплообменника. Для начала следует выяснить, какие у него плюсы:
- Не нужно ломать голову над сложными схемами и поиском особых материалов. С теплообменником легко работать и в сборке, и в монтаже.
- Благодаря конструкции хозяин может комбинировать разные типы отопления. К централизованной системе часто подключается водяной теплый пол в качестве дополнительного источника обогрева.
- Для теплообменника используется разное по структуре топливо – дрова, уголь, торф, газ, вода. Работает при любых условиях.
- Устройство ни в коем случае не испортит интерьер помещения. Наоборот, оно аккуратно впишется в комнату, что его и вовсе будет незаметно.
У такого замечательного прибора есть два весьма значительных минуса:
- Работу теплообменника нельзя контролировать с помощью автоматики.
- КПД не настолько высок, что сможет мгновенно нагреть весь дом.
Разновидности конструкции
Поверхностный теплообменник пользуется большой популярностью среди населения. Он встречается не только в жилых комнатах, но и промышленных цехах. Обычно он комбинирует несколько отопительных систем. В устройстве между собой взаимодействуют пар и вода, масла и неорганические вещества.
В свою очередь этот теплообменник делится на рекуперативные и регенеративные. Первый вариант работает от нагрева стен носителя. В случае со вторым все обстоит иначе. Принцип заключается в том, что горячий теплоноситель нагревает поверхность обменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.
Смесительный. Здесь горячий носитель проникает в холодный. Благодаря смешению вырабатывается тепло и подается к элементам. Такой вид встречается практически редко.
Исключение составляет лишь солнечный водяной коллектор. При воздействии лучей носитель поступает в накопительную емкость, куда идет и горячее, и холодное водоснабжение. В результате обработки происходит повышение температуры.
Самостоятельная сборка
Если хозяину нужна помощь в более сильном обогреве комнат, то ему следует приступить к созданию теплообменника. Но перед составлением проекта и чертежа требуется выяснить тип устройства.
Существует несколько видов приборов. Несмотря на одинаковые функции, конструкции обладают разными принципами работы. Поэтому стоит разобрать каждую и решить для себя, какой подходит больше всего.
Пластинчатый прибор
Для создания такой конструкции необходимо запастись материалами и арсеналом инструментов. В списке обязательно должны быть:
- сварочный аппарат;
- болгарка;
- пара листов нержавеющей рифленой стали толщиной 0,4 см;
- плоский лист нержавеющей стали толщиной 0,4 см;
- электроды.
Пошаговая инструкция по сборке:
Берется рифленая нержавейка и режется на тридцать один квадрат со сторонами 30 сантиметров. После этого из плоского листа стали делается лента длиной 18 метров и шириной 1 сантиметр. Получившаяся полоска делится на отрезки в 30 см. Рифленые квадраты соединяются между собой с помощью сварочного аппарата, полосой в сантиметр с двух противоположных сторон так, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
В результате этой процедуры должно выйти 15 секций в одну сторону и столько же в другую в одном корпусе в форме куба. Благодаря своей неровной поверхности рифленая нержавейка эффективно проводит тепло к носителям. При этом все среды прекрасно между собой гармонируют и не смешиваются.
Если в качестве топлива используется горячая вода, то дополнительно к коробу нужно установить специальный коллектор из нержавейки. Чтобы его сделать, требуется взять болгарку и вырезать стальные прямоугольники: две фигуры с размерами 30 на 30 см, и еще восемь – 30 на 3 см. Из заготовок выходит два полноценных коллектора, напоминающих крышки от коробки.
В каждом полученном изделии высверливается отверстие, куда затем встает патрубок. К нему в дальнейшем присоединяются все коммуникации системы отопления или водопроводные трубы по подаче горячей воды. Стоит помнить о том, что проделанные отверстия должны располагаться у одного из углов. При монтаже непосредственно на теплообменник входной патрубок ставится внизу сооружения конструкции, а выходной – вверху.
Эта модель монтируется таким образом, чтобы открытая сторона была доступна системе циркуляции горячих газов.
Теплоноситель дойдет до высокой температуры и передаст жар по рифленым пластинкам из нержавейки. Благодаря этому вода будет нагреваться и перемещаться по заданной магистрали, распространяя тепло по комнате. Пластинчатый агрегат используется для обмена теплоты между двумя жидкостями. Для осуществления этой задачи требуется приварить к пластинам специальную рубашку из стали с патрубком.
Водяное устройство
Печи еще встречаются среди владельцев частных домов. Но не все спешат модернизировать даже топки. Сегодня в качестве вспомогательного вида отопления довольно популярен водяной контур. Идеально подходит и для пиролизного твердотопливного котла.
Водяной теплообменник поможет более равномерно обогревать помещения. Хозяевам знакомо чувство, когда у самой печи словно раскаленная пустыня находится, а на некотором расстоянии – чуть ли не арктический холод. Но прибор исправит ситуацию.
Для создания водяного теплообменника потребуются расходники и оборудование. Профессионалы рекомендуют проверить наличие:
- труб из стали диаметром 32,5 см и метровой длины;
- труб из стали диаметром 5,7 см и длиной шесть метров;
- лист из стали толщиной 0,4 см;
- сварочный аппарат;
- электроды;
- газовый резак;
- маркер белого цвета.
Этапы сборки теплообменника:
Для начала хозяину следует взять трубу с самым широким диаметром и поставить ее на лист. Место стыка обводится маркером или мелом. Полученный кружок удаляется с помощью резака. После этого от окружности избавляться не стоит, потому что она пригодится как шаблон для еще одного отверстия.
Затем в каждом блине делается пять отверстий диаметром 5,7 см. Они должны располагаться на одинаковом друг от друга расстоянии. То же самое касается и расположения внутри – круги должны быть строго по центру. Затем берется сварочный аппарат, и с его помощью блины присоединяются к цилиндру. Все отверстия в обязательном порядке находятся напротив друг друга.
Берется вторая труба (с меньшим диаметром) и режется на куски. Длина для всех – 1 метр. Всего должно получиться пять штук. Теперь каждая из полученных трубок монтируется в ранее изготовленные отверстия так, чтобы края на миллиметр показывались из отверстий окружностей вверху и внизу конструкции. Все детали соединяются сварочным аппаратом.
Результатом проделанной работы является стальной цилиндр с небольшими трубками внутри. Они предназначены для передвижения горячего воздуха. Со временем он будет нагревать металл, а тот повысит температуру воды. Теплая жидкость разнесет тепло по помещениям дома.
Чтобы вода спокойно выполняла свои функции и протекала по коммуникациям, в самом верху и низу цилиндра фиксируются патрубки. Нижний отвечает за поступление холодной воды в емкость, а верхний нагревает ее.
Воздушный агрегат
Воздушный теплообменник – целая система пластин. Его обустройство абсолютно аналогично самой первой представленной модели. Разница между ними только в том, что для этого прибора нет необходимости в установке коллектора.
Вне зависимости от расположения (по вертикали или горизонтали), в качестве основного топлива используется газ. Это не тот бытовой газ, который поставляется к колонкам или кухонным плитам. Сырье – воздух в результате горения топлива. Для того чтобы воздушное устройство работало эффективнее, оно оборудуется дополнительными вентиляторами, которые помогают циркуляции теплоносителя.
Труба в трубе
Изготовление и пользование теплообменником по типу трубы в трубе – это весьма простые и интересные задачи. С таким прибором справится даже не очень опытный строитель.
Для самостоятельной сборки и монтажа владельцу необходимо позаботиться о наличии следующих материалов и инструментов:
- электрическая сварка;
- электроды;
- болгарка с насадкой по металлу;
- труба с диаметром 10,2 см двухметровой длины;
- труба с диаметром 5,7 см той же длины, что и предыдущая;
- лист из стали толщиной 0,4 сантиметра.
Как выполнять:
Для начала следует сделать заготовки для заглушек. Берется стальной лист, на который ставится труба с диаметром 5,7 сантиметров. На этом этапе она служит шаблоном, по которому очерчиваются и вырезаются отверстия. Затем получившиеся заглушки с помощью сварки фиксируются на самую широкую трубу так, чтобы расположение отверстий заглушек было идентично основе.
В них вставляется меньшая, и сварочный аппарат соединяет их вместе. В главной трубе снова нужно сделать пару отверстий, куда впоследствии встанут патрубки (входящий и выходящий). Между ними должно пролегать довольно большое расстояние.
Воздушный теплообменник работает по следующему принципу: горячий воздух нагревает металл, когда проходит через узкую трубу. В свою очередь стенки повышают температуру воды в полости самой широкой. Каждая среда хранит свойства, не перемешивая компоненты. Особенно это касается воды и минерального масла, которое часто применяют в ремонте и эксплуатации отопительных систем.
Следует помнить о том, что для качественной теплоотдачи агрегат должен располагаться в горизонтальном направлении. Жидкости внутри обменника двигаются в разные стороны.
Процедура промывки
Любой аппарат при длительной эксплуатации нуждается в обязательном уходе. Наблюдение за его состоянием и чистка в определенные периоды времени продлевают жизнь и оставляют качество работы на высоте. Обязательной чистке подлежат все теплообменники. Но особое внимание стоит уделить воздушному, в камере сгорания которого находятся продукты горения угля или дров.
Известен тот факт, как твердое топливо оседает в дымоходе, а в зольнике остается много шлаков. То же самое случается и с теплообменником. Если он работает по аналогии с печью или камином, то внутри труб находится большое количество отложений, мешающих газу циркулировать. КПД снижается, тепла не ощущается.
Чтобы тщательно почистить устройство и привести его в надлежащий вид, необходимо разобрать его. Каждый канал обрабатывается бытовой химией и щетками. Отдельно нужно промыть пластины от пыли и отработки топлива.
В качестве чистящего средства для магистралей обычно используются порошки от накипи, которыми чистят чайники на кухне. В водопроводной воде, поступающей в жилые дома, в большом количестве содержатся химические элементы. В результате длительного пребывания в трубах они оставляют осадок, который мешает полноценной работе теплообменника.
Для очищения поверхностей от накипи домохозяйки часто используют лимонную кислоту.
Чистка начинается с того, что хозяин приносит болгарку и просто отпиливает теплообменник. После уборки возвращает его на место и приваривает обратно. Точно так же прочищаются и устройства, работающие от воздуха.
Советы на будущее
Для того чтобы на стенках труб не образовывались пласты накипи, в качестве теплоносителя профессионалы рекомендуют брать дистиллированную воду. Получить ее очень просто, особенно когда подключен обменник «труба в трубе». Благодаря ему образуется пар, в котором нет примесей и других веществ.
Если хозяин планирует подключить к котлу самодельный теплообменник, работающий от газа, ему следует проявить предельную осторожность, особенно во время сборки. Образовавшийся зазор способен пропустить угарный газ в помещение. А это чревато опасностью для здоровья и жизни.
Стоит помнить о том, что еще на этапе проекта необходимо рассчитать размеры агрегата. В котлах площадь сечения патрубка не должна быть больше диаметра теплообменника.
