Los dispositivos de calefacción que generan calor debido a la combustión de combustible no pueden funcionar normalmente sin chimenea o simplemente sin chimenea. A través de la chimenea, los productos de combustión tóxicos se descargan a la atmósfera, los cuales son peligrosos para la salud y la vida humana. Sin embargo, junto con los gases de escape, una gran cantidad de calor útil se lleva a la chimenea, que aún podría servir para calentar el local. Para evitar que el calor precioso se filtre a la chimenea, se puede instalar un intercambiador de calor especial, que aumenta significativamente la eficiencia del dispositivo generador de calor.
Principio de funcionamiento y diseño
Actualmente, existen diferentes opciones para los intercambiadores de calor de chimenea, cuyo diseño y principio de funcionamiento son generalmente similares. El intercambiador de calor consta de un cuerpo hueco con tubos de entrada y salida. Un mecanismo de "freno" está montado en la carcasa para los gases de escape. Normalmente, este es un sistema de válvulas dentadas montadas en el eje. Los amortiguadores se pueden girar, creando una chimenea en zigzag de diferentes longitudes. El ajuste de las válvulas permite establecer la relación más efectiva de intercambio de calor y tiro en la chimenea, sin violar las normas de seguridad durante el funcionamiento. También existen modelos más sencillos de intercambiadores de calor, sin sistema de válvulas variable.
La necesidad de instalar un intercambiador de calor en la chimenea y el principio de funcionamiento.
Para que no se desperdicie aire caliente, se monta un intercambiador de calor en la chimenea
Las estufas de sauna modernas están diseñadas para que los dispositivos puedan alcanzar la temperatura máxima dentro de la cámara de combustión en poco tiempo y mantenerla a este nivel durante mucho tiempo. Durante el funcionamiento, una cantidad significativa de calor no utilizado se escapa a través de la tubería desde la chimenea. La energía térmica de dicho plan es adecuada para calentar agua o calentar habitaciones ubicadas al lado de la sala de vapor. Es mejor utilizar el calor que se genera durante la combustión de la madera y complementar el dispositivo con un intercambiador de calor de fábrica o casero. Dichos elementos para calentar agua se dividen en tres tipos:
- bobina para una chimenea estándar incorporada en el interior del calentador;
- un intercambiador de calor para una chimenea externa, calentado desde la pared del horno;
- un circuito de agua que recoge la energía térmica de los gases de combustión.
La bobina está incorporada en la cámara de combustión y colocada de manera que el tubo no esté expuesto a llamas directas. Este elemento debe colocarse en el camino de los productos de combustión salientes, en cuyo caso servirá el mayor tiempo posible y no comenzará a quemarse. En estructuras de este tipo, el agua se calentará lo suficientemente rápido, pero al mismo tiempo, el dispositivo comenzará a reducir la potencia del dispositivo para calentar. El dispositivo para uso en exteriores es de diseño simple y asequible, pero no es muy fácil de mantener y requiere una reposición constante de los suministros de agua. Dichos tanques se suspenden de los lados de la cámara de combustión y se calientan mediante la radiación infrarroja de la misma.
Se considera que la mejor opción son las estufas de categoría sauna con intercambiadores de calor en la chimenea, que son calentadores de flujo con una capacidad de 5 a 10 litros. A un elemento de este tipo, puede adjuntar una pieza con un almacenamiento remoto, cuyo volumen varía de 60 a 120 litros, teniendo en cuenta las características de potencia del dispositivo. Durante el proceso de calentamiento, el agua dentro del tanque alcanza la temperatura requerida.
Que material se debe utilizar
Es mejor hacer un intercambiador de calor para una chimenea de acero inoxidable de grado alimenticio. Incluso a altas temperaturas, los parámetros físicos de este metal no cambian, ya que las soldaduras son bastante fuertes, y el níquel, al reaccionar con el oxígeno, crea una película protectora resistente a ácidos y sales.
Si hablamos del uso de zinc, entonces cuando se calienta a 200˚C, comienza a evaporarse, ya 500˚C, la concentración de vapores en el aire alcanza un nivel crítico para los humanos. Pero si ha instalado galvanizado en el dispositivo y, al mismo tiempo, no se calienta por encima de los 200 ° C, no debe preocuparse. Y puede utilizar material galvanizado, ya que mejora la mezcla del aire alrededor del dispositivo. Y aunque no se proporciona un intercambiador de calor de este tipo para el calentamiento constante de la habitación, para calentar rápidamente, por ejemplo, una casa de baños o un ático, esta es una opción adecuada.
La autoinstalación del intercambiador de calor es bastante fácil y sencilla. Este dispositivo se puede montar en una estufa común y luego se puede tapar, como el propio horno. La colocación de ladrillos también se puede realizar en el borde; la estabilidad de la estructura no se verá afectada por esto.
Propósito y características
El intercambiador de calor está diseñado para tomar calor del aire caliente que circula por la chimenea. El diseño del dispositivo depende del diámetro y la forma de la chimenea, el material utilizado para crear el intercambiador de calor, la potencia del dispositivo generador de calor y el portador de calor.
Los intercambiadores de calor se clasifican, según el portador de calor, en líquido y aire. Los dispositivos de aire son los más fáciles de fabricar, sin embargo, no son los más efectivos. Dichos dispositivos requieren mejor material y rendimiento, pero son más eficientes que los dispositivos con refrigerante de aire.
Tipos de intercambiadores de calor
Durante la selección del dispositivo descrito, puede encontrar productos de varios tipos. Los intercambiadores de calor en forma de bobina son los más utilizados. Los dispositivos corrugados también son populares. Además, muchas personas utilizan productos en los que el aire actúa como refrigerante.
Por el tipo de portador de calor, casi todos los dispositivos se pueden dividir en aquellos que usan aire y productos que calientan el agua. Los dispositivos del primer tipo tienen una estructura más simple, pero son menos eficientes.
Si lo desea, puede crear un intercambiador de calor para instalarlo en una chimenea con sus propias manos. Esto requerirá herramientas como una amoladora y una máquina de soldar.
Intercambiador de calor líquido
El intercambiador de calor estándar que se utiliza con el fluido caloportador es un serpentín metálico con un alto coeficiente de conductividad térmica en contraste directo con la superficie interior de la chimenea. Para una mejor transferencia de calor y seguridad, la bobina se coloca en una caja de metal y está bien aislada desde el interior con un aislamiento no combustible, generalmente lana de basalto.
Toda la estructura está montada en la sección de la chimenea. Los extremos del serpentín salen a través del cuerpo del intercambiador de calor y se conectan al sistema de calefacción, en cuya parte superior se coloca un tanque de expansión. El tubo de cobre recocido es el mejor para hacer la bobina. Además, dicho intercambiador de calor, debido a su alto coeficiente de conductividad térmica, tendrá unas dimensiones 7 veces más pequeñas que un dispositivo de acero.
El líquido se calienta y, al expandirse, se eleva a lo largo de la bobina, después de lo cual fluye a través de la tubería por gravedad hasta el radiador de calefacción. Cuando ingresa al radiador, el líquido calentado desplaza al refrigerante frío, que se calienta nuevamente en el serpentín. Así, se lleva a cabo la circulación natural del agua a través del sistema.Para crear una circulación del refrigerante a través del sistema, se requiere calcular con precisión la longitud y el diámetro de la bobina, mantener los ángulos de inclinación del suministro y retorno, y mucho más. La importancia de estos cálculos no debe subestimarse, ya que un dispositivo inoperativo simplemente no es tan malo como las consecuencias de un golpe de ariete que puede ocurrir cuando el refrigerante hierve.
Sin embargo, este tipo de intercambiador de calor también tiene sus inconvenientes, a saber:
- la complejidad de los cálculos y la fabricación;
- monitoreo constante de temperatura y presión en el sistema;
- Alto caudal de refrigerante causado por la evaporación del líquido del tanque de expansión. Y si se usa agua, entonces si el sistema no se usa en el invierno, el líquido debe drenarse;
- una disminución significativa de la temperatura de los gases de escape, que puede provocar una disminución del empuje y una combustión incompleta del tipo de combustible utilizado.
Sin embargo, a pesar de estas deficiencias, cualquier persona que sepa manejar una herramienta y tenga al menos conocimientos escolares de física puede fabricar un intercambiador de calor de este tipo de forma independiente.
Intercambiador de calor de aire
Una estructura similar, que se instala en la chimenea de un dispositivo generador de calor, por regla general, consiste en una caja de metal, en la que se montan varias tuberías de entrada y salida. El principio de funcionamiento de este tipo de intercambiador de calor es bastante simple.
Desde abajo, de acuerdo con el principio de convección, el aire frío que ingresa a las boquillas, después del calentamiento, sale de la parte superior del intercambiador de calor directamente a la habitación calentada. Este principio de funcionamiento permite aumentar significativamente la eficiencia del dispositivo generador de calor y reducir el consumo de combustible en 2-3 veces.
Es bastante simple hacer de forma independiente un intercambiador de calor para una chimenea, con una máquina de soldar, una amoladora, tuberías de metal de varios diámetros, el deseo y la capacidad de manejar la herramienta.
Material:
- hoja de metal 350x350x1 mm;
- una tubería con un diámetro de una pulgada y cuarto y una longitud de 2,4 m;
- un trozo de tubería con un diámetro de 50 mm;
- recipiente metálico o cubo de 20 l de aceite de motor.
Fabricación:
- cree partes finales, para las cuales necesita cortar círculos de una hoja de metal. Es necesario que el diámetro de los tapones corresponda al diámetro del recipiente preparado de antemano;
- en el medio del tapón, se corta un orificio para un tubo central de 60 mm;
- marque y corte a lo largo de los bordes de la circunferencia de los orificios de la tubería en una pulgada y cuarto;
- debería haber dos de esos círculos;
- corte un tubo con un diámetro de 1¼ con un molinillo en 8 tubos iguales de aproximadamente 30 cm de largo;
- soldar un trozo de tubo de 300 mm con un diámetro de 60 mm al orificio central de los tapones;
- suelde 8 secciones de tubo de 1¼ alrededor de la circunferencia;
Debería salir una construcción similar
A continuación, debe hacer un cuerpo de intercambiador de calor del recipiente preparado. Esto requerirá:
- cortar el fondo del recipiente con una cortadora;
- haga un agujero en el centro desde los lados del cuerpo a lo largo del diámetro de la chimenea;
- es necesario soldar tuberías del diámetro correspondiente a los orificios laterales del cuerpo;
- Inserte el núcleo preparado en la carcasa y suéldelo a la carcasa. La estructura terminada debe pintarse con pintura resistente al calor.
Ahora necesita instalar el intercambiador de calor en la tubería de la chimenea y disfrutar del calor.
También puede ver el video de todo el proceso de fabricación de un intercambiador de calor con sus propias manos.
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Para crear el convector más simple que mejorará el calentamiento del aire en la misma habitación donde se encuentra la caldera, necesitará:
- Maquina de soldar.
- Al menos 8-10 tubos de acero delgados con un diámetro de aproximadamente 32 mm y una longitud de aproximadamente 50-60 cm. Idealmente, tome acero inoxidable de grado alimenticio. Peor aún, pero también servirá el acero galvanizado.En forma: generalmente toman tubos redondos, pero las secciones cuadradas o rectangulares también son adecuadas.
La instalación se lleva a cabo de la siguiente manera: estas tuberías deben soldarse en un círculo alrededor de la chimenea, lo más cerca posible de la cámara de combustión.
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Este tipo de intercambiador de calor es bastante práctico y sencillo. Básicamente, la chimenea está envuelta en una tubería de metal o cobre, que se calienta constantemente y el aire que pasa a través de ella se calienta rápidamente. Se puede soldar una espiral a la chimenea mediante soldadura semiautomática o de argón. También se puede fijar con estaño, habiendo previamente desengrasado la chimenea con ácido fosfórico.
