Как сделать теплообменник своими руками

Как и из чего сделать теплообменники своими руками.

Теплообменник, змеевик – непонятные для многих слова, которые никак не связаны с представлением об этих предметах. Радиатор, батарея, полотенцесушитель – более понятны, потому что эти предметы мы видим и пользуемся ими каждый день. Между тем, это ведь тоже теплообменники, один из многочисленных их видов.

Что такое – теплообменник.

Понятно, что, не выяснив, что же такое теплообменник и принципов его работы, мы вряд ли сможем его сделать или применить в качестве теплообменника что-либо другое.

Если говорить простыми словами, теплообменник – это устройство для обмена энергией между различными средами, не имеющее собственного источника энергии. Т.е. печка – это не теплообменник, а тепловой щит или лежанка, через которые проходят дымовые газы от печки, и которые греют воздух в помещении, — это теплообменники.

Элементарный теплообменник мы сооружаем, когда хотим охладить бутылки с пивом в раковине мойки, используя холодную воду из водопровода. При этом наше пиво охлаждается, а вода наоборот – нагревается.

Из определения теплообменника можно сделать выводы по оценке и увеличению его эффективности. Получается, что эффективность теплообменника зависит:

— от разницы температур между средами: чем больше разница, тем больше передается энергии.

— от площади соприкосновения различных сред с теплообменником, чем больше – тем лучше.

— и от теплопроводности материала самого теплообменника: чем лучше материал проводит тепловую энергию, тем эффективней теплообменник.

По сути, любая труба, в которой течет вода (или другая жидкость) с температурой отличной от температуры окружающей среды (воздуха или тоже жидкости) – является теплообменником.

Как сделать теплообменник.

Получается, что если мы возьмем какое-то количество метров трубы, свернем её в кольца и запихнем в бочку, выведя наружу вход и выход этой трубы, мы получим теплообменник, который будет, либо греть воду в бочке, либо охлаждать, в зависимости от того, что нам нужно (обычно – греть).

Теперь, неплохо бы выяснить, какое именно количество метров трубы равно по мощности, например, 1,5 кВт ТЭНу. И вот тут на первое место выступает теплопроводность материала, из которого сделана труба. При прочих равных, а именно: диаметр трубы – 20 мм, разность температур

40 о C, получается, что металлопластиковой трубы нам понадобиться больше 4300 метров (коэффициент теплопроводности равен – 0,3), стальной – 25 метров (50), а медной – 3,5 метра (380). Вот такая вот арифметика. Вполне естественно, что лучший выбор материала для теплообменника – это медная отожженная труба, которая легко гнется, и к ней без особого труда можно присоединить резьбовой фитинг с помощью обжимного соединения (можно и припаять, но это на любителя). В этом случае у нас получится теплообменник змеевикового типа.

Своими руками, кроме змеевиков, можно сделать теплообменник типа «водяная рубашка». Это когда теплообмен происходит между двумя герметичными емкостями, вложенными одна в другую. Такой теплообмен часто используется в небольших твердотопливных котлах систем отопления. Недостатком таких теплообменников является небольшое эксплуатационное давление, на которое они обычно рассчитаны. Изготовить их сможет, пожалуй, только опытный сварщик. На «коленке» из подручных материалов сделать такой теплообменник очень проблематично.

И уж совсем сложно сделать один из самых эффективных теплообменников типа «трубная доска» из-за большого количества вальцовочных соединений. Этот теплообменник представляет собой три герметичных емкости, две из которых, по краям, соединены между собой трубами развальцованными в торцах этих емкостей. Теплообмен происходит в средней части при движении жидкости от одного края к другому.

Что еще можно использовать в качестве теплообменника.

Если негде достать медную трубу, а во дворе присутствует небольшая свалка металлолома, то можно попробовать найти какую-нибудь альтернативу. Например, полотенцесушители – прекрасно подойдут на роль змеевика в самодельном теплообменнике. Подойдут старые радиаторы системы отопления, лишь бы не текли. Автомобильные радиаторы и радиаторы автомобильных печек – это тоже готовые теплообменники, которые можно использовать как греющий элемент, придумав переходники для них, и ,если нужно, объединив их для увеличения общей площади теплообмена.

Прекрасные теплообменники получатся из старых газовых водогрейных колонок, тем более, что при этом практически ничего переделывать не нужно.

Принцип действия любого теплообменника везде, где бы он не находился, одинаков, поэтому, в зависимости от конкретных условий, он может греть или охлаждать любую среду: жидкость, газ или твердое вещество. Все зависит от задачи, которую наш теплообменник должен будет решать, и от вашей инженерной фантазии.

Полезные заметки обо всем

Что такое теплообменник? Это рядовая батарея, которая употребляется фактически в каждой системе отопление в индустрии и в быту. Само слово “теплообменник” гласит о том, что в данном устройстве происходит отдача тепла (другими словами обмен) от жаркого носителя к прохладному.

Короткая черта

Необходимо отметить, что батарея может быть заполнена не только лишь водой, да и высокотемпературным газом и даже воздушно-водяной консистенцией. Таким макаром, теплообменник – это устройство, которое не имеет собственного источника нагрева. Но при всем этом батарея способна извлекать тепло из наружных обогревателей. Другими словами, если это камин с теплообменником, то данная деталь берет тепло с первого механизма. Так происходит в каждой системе отопления, и непринципиально, какой конкретно источник нагрева в ней употребляется – газовый, дровяной котел либо тот же камин.

Разновидности

Все теплообменники условно делятся на 2 группы:

Основное отличие этих устройств заключается в методе передачи тепла. Например, на поверхностных теплообменниках нагрев воды происходит конкретно через пластинки. При всем этом теплоносители меж собой не контактируют.

Также необходимо отметить спиральный тип устройств. Как сделать своими руками теплообменники спирального типа, мы разглядим мало ниже, а пока пару слов об области их внедрения. Употребляется таковой элемент фактически всюду: в пищевой, хим, нефтяной и даже лекарственной индустрии. Так обширно применяется спиральное устройство поэтому, что конкретно оно способно выполнить действенный термообмен за очень маленький отрезок времени.

Как сделать теплообменник своими руками? Готовим материалы и инструменты

В процессе выполнения работ вам потребуются последующие элементы:

• емкость объемом приблизительно в 90-100 л.,
• медная трубка длиной более 400 см (она будет делать функцию термоэлектронагревателя),
• анод,
• устройство, с помощью которого будет регулироваться подача тепла – регулятор мощности.

Что делать со всеми этими деталями?

Для начала давайте разберемся с емкостью. В качестве нее можно использовать обыденный пластмассовый бак, но он подольше будет нагревать помещение. Потому идеальнее всего подбирать железную емкость. Этот бак следует установить рядом с началом отопительной батареи. В этой емкости необходимо сделать два выхода. Какой-то из них – верхний, который будет употребляться для вывода жаркой воды. 2-ой – нижний. Он будет служить для поступления прохладной воды из труб отопительной системы. Ни при каких обстоятельствах не меняйте размещение этих частей. Кстати, 2-ой выход необходимо делать в более низкой части бака, потому что конкретно там будет протекать вода с самой низкой температурой. Таким макаром, от корректности размещения выходов на емкости зависит скорость теплопотери. Если все сделать верно, помещение нагреется до обычной температуры за пару минут.

Как далее делать своими руками теплообменники? После проделывания отверстий вам нужно герметично запаять каждое из их. Делается это для того, чтоб воздух, который будет туда поступать, не отбирал часть температуры с батареи, что требуется для действенного нагрева помещений.

Что насчет трубки?

Тут идеальнее всего использовать медные устройства. Конкретно такая трубка способна просто гнуться и при всем этом выдавать не плохое тепло наружу. Резать эту деталь и паять не следует. Довольно легко согнуть ее в форму спирали. Так у вас получится простой змеевик. Дальше эту медную спираль необходимо поместить в бак. После выведите концы трубки наружу и закрепите ее. К окончаниям детали присоедините резьбовой фитинг. Все, змеевик в теплообменнике удачно изготовлен.

Как сделать своими руками теплообменники, если под рукою не оказалось кусочка медной трубы?

В качестве кандидатуры заместо медной трубы можно использовать полностью всякую трубку, которая просто гнется. Это может быть алюминий либо же металлопласт. По своим свойствам и теплопотере они фактически не уступают медным аналогам – гнутся отлично, ну и тепло на себя не забирают.

Какие материалы не следует использовать?

При изготовлении такового элемента, как змеевик, не следует использовать железные изделия. По собственной теплопотере сталь не является наилучшим материалом при конструировании теплообменников. В отличие от нее, медь в 7 раз резвее нагревает воздух и совсем не сложно гнется. В случае же со железными деталями придется использовать особый трубогиб.

Что делать с регулятором мощности?

Его следует присоединить к медной трубе. Подобные устройства продаются практически в любом магазине и стоят сущие копейки, потому делать своими руками мы их не будем. Также необходимо отметить, что вместе с обыкновенными регуляторами вам могут предложить инструменты сходу с нагревательным элементом. Так как последний можно полностью сделать своими руками, получать такие устройства необязательно. Хотя мороки с ними будет намного меньше. Кстати, стоят регуляторы со интегрированным нагревательным элементом не больше тех, у каких данная деталь отсутствует в конструкции. Вобщем, окончательный выбор за вами.

Непременно ли устанавливать регулятор мощности?

Хоть без него система будет находиться в исправном состоянии, все таки данный элемент стоит приобрести. Ведь благодаря регулятору мощности можно еще резвее подсоединить нагревательное устройство к сети. Не считая этого, данный элемент позволяет существенно сберечь издержки на потребление электроэнергии. А самое главное – с помощью регулятора мощности вы можете выставить нагрев теплообменника «по собственному вкусу», а не так, как получится. А устанавливается он достаточно легко: поначалу к клеммам инструмента подключается термостат, а потом провода питания.

Он нам нужен для того, чтоб защитить металлической бак от раннего износа, который обуславливается неизменными перепадами температур и давления. Все, водяной теплообменник своими руками фактически готов к использованию. Осталось только герметично закрыть все элементы и заполнить емкость водой. Видите ли, своими руками теплообменники делать достаточно легко.

Какие свойства обязаны иметь инструменты?

Если ваша цель – сделать теплообменник для котельной либо термического пт, идеальнее всего ориентироваться на выбор пластинчатых разборных устройств либо же сделать их своими руками по чертежу. Схема теплообменника указана на фото ниже:

Почему конкретно пластинчатые разборные устройства? Дело в том, что жидкость (в этом случае это вода) в термических и водопроводных сетях не имеет особо не плохих свойств, что может привести к образованию накипи и других суровых отложений в системе. Кстати, ремонт теплообменников заключается конкретно в чистке каналов от таких веществ. Также в ремонте изменяются “калачи” и заделываются трещинкы в дырах (по мере надобности).

Естественно, конструкция таких теплообменников не позволяет понизить уровень появления накипи к нулю. Но тогда в чем все-таки их достоинства? Основной их плюс заключается в обычной разборке. Конструкция пластинчатых разборных теплообменников так ординарна, что создавать чистку накипи можно фактически каждый денек. Таким макаром, ремонт теплообменников разборного типа делается в очень сжатые сроки. Тут же необходимо подчеркнуть очередное преимущество – ремонтопригодность устройства, ведь поменять пластинки в нем можно без внедрения специальной оснастки и инструментов.

Водо-водяной теплообменник своими руками: экономим на отоплении

Теплообменником называют устройство, предназначенное для взаимообмена энергией между средами, которые не имеют собственного источника энергетического питания. К примеру, камин в доме не будет являться теплообменником, а вот батареи – это яркий их представитель. Эти устройства нашли широкое применение в быту. Они могут отапливать жилье, осуществлять подогрев воды, вентилировать и кондиционировать воздух в помещении. Поэтому все, кто любит самостоятельно обустраивать комфортное жилье, интересуются, как и где можно сделать теплообменник своими руками и что для этого нужно.

Виды теплообменников

Неискушенному в инженерном деле человеку, да еще и без навыков сварщика, будет тяжело разобраться в профессиональной систематизации теплообменников, поэтому проанализируем их более простую классификацию.

Водо-водяные. Пожалуй, именной водяной теплообменник можно создать своими руками не в промышленных условиях. Это устройство состоит из двух секторов, один из которых нагревает другой. В отопительном резервуаре с большой мощностью по достаточно короткому и замкнутому контуру циркулирует вода, температура которой составляет до 180°С. Она обтекает установленные трубки, заполненные центральным теплоносителем и повышает температуру воды в основной системе.

Как сделать водо-водяной теплообменник из медной трубки?

1. Емкость. По сути это стальной бак. Форма бака для эффективности работы устройства особого значения не имеет. Устанавливать его следует возле начала отопительной системы. У него должны быть два трубчатых ответвления для циркуляции воды. Внизу размещается вход для холодной, а вверху – для горячей. Безусловно, бак должен быть герметичным.
2. Медная трубка. Внутри бака помещаются спиральные блоки из медной трубки. Почему используется медная трубка? Ответ прост – медь имеет лучшие показатели по проводимости тепла. На столитровый бак достаточно 4 метра такой трубы.

Регулятор мощности. Существуют регуляторы мощности с нагревательным элементом. Именно их стоит использовать, делая теплообменник своими руками для отопления помещения. Регулятор присоединяется к медной трубке.

Анод. Перепады температур и возможные перепады давления разрушают емкость. Для ее защиты устанавливается анод чаще всего возле нагревательного элемента. После того как выше перечисленные части теплообменника из медной трубки надежно установлены, бак герметично запаивают и наполняют водой. Систему можно проверять.

Статьи по теме:

Электрический полотенцесушитель: как выбрать правильно

После окончания ремонта в ванной комнате любой хозяин задумывается, как ее максимально укомплектовать. Сантехника, мебель, стиральная машина –…

Критерии выбора газового котла для дома

Достаточно востребованными для обогрева дома в настоящее время стали более современные отопительные приборы двухконтурного типа. Их можно приобрести…

Шумоглушители для вентиляции

Не существует абсолютно бесшумных вентиляционных систем. Полностью избавиться от шума невозможно, но снизить до того уровня, когда он…

Монтаж и обвязка котла отопления

Основным элементом отопительной системы является котел. Монтаж котлов предполагает использование полипропиленовых или металлических труб. Современные полипропиленовые трубы, с помощью которых…

Как выбрать воздушный компрессор

Воздушные компрессоры сейчас используются практически во всех производственных и промышленных компаниях. Без них невозможно представить ни одно предприятие.…

Как самостоятельно изготовить грунтовой теплообменник

Использование грунтового теплообменника все чаще встречается в частных домах в качестве принудительной вентиляции. Это выгодная альтернатива, которую можно сделать своими руками. Виды грунтовых теплообменников, их принцип работы, а также инструкция по изготовлению – все это изложено в статье.

Содержание

Принцип работы

Давно известно, что почти на всей территории стран СНГ, температура в грунте на глубине 2 метров остается неизменной, а именно – около 10°C. Меняется она в зависимости от региона, но колебания обычно не превышают + — 2°C. Установка воздушных теплообменников подразумевает получение этой бесплатной энергии. За счет неизменной температуры конструкция прогревает помещения в холодное время года, а в жаркое – остужает. Грунтовая приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении, также позволяет сохранить часть тепла, поступающего от обогревающего элемента. Обычно грунтовой теплообменникустанавливается вместе с рекуператором.

Рекуператор – это теплообменная система вентиляции. В ней холодный внешний воздух нагревается счет вытяжного теплого. В конструкции присутствует нагревающее устройство, вентиляторы, фильтры и трубопровод.

Эта схема позволяет получить уже подогретый свежий воздух из грунта, как результат – рекуператор затрачивает меньше энергии. Воздушная грунтовая система позволяет не только сохранить электроэнергию, но и сохранить конструкцию в рекуператоре в рабочем состоянии. В трубопроводе не будет замерзания конденсата, так как воздух подается всегда одной температуры. Подобная проблема обычно случается при использовании только рекуператора, когда в него идет морозный воздух.

Климат стран СНГ позволяет обеспечить теплообмен, величина охлаждения или подогрева в котором может колебаться от 5 до 20°C. Эффективность зависит от разницы между температурой грунта и внешним воздухом, чем она больше – тем сильнее теплообмен. Поэтому грунтовая система эффективна летом и зимой. В жару охлаждение осуществляется с 30°C до 20°C. В морозы подогрев происходит от -20°C до 0°C.

Весной и осенью температура воздуха в помещении чаще всего совпадает с температурой почвы. Поэтому теплообменник почти не влияет на микроклимат в доме. Но иногда грунтовая система может не только бездействовать, но и работать в отрицательном значении. К примеру, воздух в комнате имеет температуру около 12°C, а теплообменник охлаждает его до 8°C. В общем, использовать в межсезонье энергию грунта нет смысла. Изготавливая грунтовой теплообменник своими руками, нужно продумать способ отключения системы, чтобы свежий воздух шел с улицы, минуя теплообменник.

Виды грунтовых теплообменников

Сегодня известно два вида:

Бесканальный. Используется подземный слой, через который проходит воздух для теплообмена.

Трубный (канальный). Здесь теплообмен происходит при помощи набора труб (канала), закопанных под землей.

Независимо от типа, основной подводящий канал монтируется к трубам вентиляционной системы. Свежий воздух к ней подается чаще всего через отверстие в стене. Важным моментом будет установка механизма, с помощью которого можно будет переключаться между двумя положениями: первое – в систему поступает свежий воздух с улицы, второе – работает грунтовая система. Простыми словами – нужно сделать грунтовой теплообменник своими руками с закрывающимися отверстиями для подачи воздуха из грунта и с улицы.

Изготовление трубного теплообменника

грунтовой трубный теплообменник

Теплообмен воздуха в этой системе более эффективный, но требует затраты средств и времени. Для изготовления грунтового теплообменника, необходимо уложить в траншею трубопровод. Обычно общая длина труб составляет от 15 до 50 метров, в зависимости от возможности и площади. В конструкции могут быть повороты труб, так как они почти не влияют на движения воздуха в системе. Укладывая трубопровод, нужно понимать, что чем он длиннее, тем эффективней будет происходить обмен тепла. Но при повышении длины будет вырастать аэродинамическое сопротивление.

Для эффективного охлаждения (или нагрева), должна быть большая длина трубопровода в теплообменнике. Если территория участка позволяет, то можно уложить вокруг него одну трубу. Если же площадь ограничена, тогда выходом из положения будет параллельная укладка. Диаметр трубопровода должен быть в диапазоне от 200 до 250 миллиметров.

Полипропиленовые трубы будут отличным выбором для системы. Чтобы обеспечить лучшую теплопроводность, нужно использовать трубопровод с большой поверхностью и меньшей толщиной стенок. Как вариант – гофрированный материал. Тогда тепло не будет оставаться в грунтовой системе. Укладка в траншее требует уклон 2%, независимо от сторон. Уклон будет служить для стока конденсата, появляющегося при охлаждении внешнего воздуха в жаркую погоду.

Удаление конденсата происходит за счет отверстия, которое создается на нижней отметке трубы. Сток жидкости осуществляться через дренажный колодец, в канализацию или прямо в землю. Если на участке низкий уровень грунтовых вод, то необходимо изготовить песчаную подушку. Конец трубы, который будет стоять на участке, должен быть оборудован фильтром. Также конец нужно установить выше уровня снега, который обычно выпадает.

Если в регионе снег является редким гостем, то высота выступающей трубы не должна быть меньше 1.5 метра. Это делается для защиты от радона – радиоактивного почвенного газа, которого больше всего возле поверхности. На конец трубы устанавливается воздухозаборник. Он оснащается фильтром и крепкой металлической сеткой. В трубу не должны попадать осадки, листья, грызуны, птицы или насекомые. При наличии возможности, воздухозаборник нужно поставить как можно дальше от источников загрязнение или запахов, допустимый минимум – 10 метров.

Изготовление бесканального теплообменника

грунтовой бесканальный теплообменник

Бесканальный грунтовой теплообменник подразумевает изготовление котлована с длиной около 3-4 метров и глубиной на 80 сантиметром. Котлован наполняется слоем гравия, а сверху покрывается пенобетонным покрытием. Эта конструкция позволяет получить температуру внутри специального слоя, которая не будет отличаться от температуры в грунте на глубине 5 метров. После изготовления котлована, из него нужно вывести трубу для поступления свежего воздуха.

Изготавливается этот патрубок по такой же схеме, как и в трубном теплообменнике. Ещё одна труба должна идти от специальной слоя до вентиляционной системы помещений. По простой схеме воздух начинает циркулировать. Он не только увлажняется, но и очищается. Плюс конструкции – это повышенная фильтрация. Минус – более низкая эффективность, чем в трубной системе.

Изготовить воздушный грунтовой теплообменник достаточно дешево. Больше всего его работа заметна в зимнее время, насыщенное морозами. С охлаждением система справляется менее эффективно. Кондиционер будет гораздо эффективнее, чем грунтовая система обмена. Но плюс теплообменной системы заключается в дешевизне её установки и дальнейшей эксплуатации. Расходоваться будет только электроэнергия на работу вентилятора.