Теплообменник своими руками: устройство системы и пошаговая инструкция по изготовлению

Что такое теплообменник и какую роль играет в отопительной системе? Какие бывают виды, плюсы и минусы теплообменников, также пошаговое руководство изготовления своими руками.

Делаем своими руками

Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.

Изготовление пластинчатого теплообменника

пластиничный теплообменник

Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка;
  • 2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
  • плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
  • электроды;

пластиничный теплообменникПроцесс сборки:

  1. Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
  2. Затем, из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
  3. Рифлёные квадраты свариваются друг с другом, полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
  4. В итоге, получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.
  5. В том случае, когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм – 2 шт; 300 *30 мм – 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
  6. В каждом из коллекторов делается отверстие, к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
  7. Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной – в верхней.

Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.

Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.

Теплообменник такой конструкции можно использовать для передачи тепла от одной жидкости, к другой. Для этого на открытые части пластин приваривается с 2 сторон стальная рубашка с патрубком вышеописанной конструкции.

Чертеж:

чертеж пластиничного теплообменника

Изготовление водяного теплообменника для печи

водяной теплообменник

Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.

Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
  • труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
  • стальной лист толщиной 4 мм;
  • сварочный аппарат;
  • электроды;
  • газовый резак;
  • белый маркер;

Процесс изготовления:

  1. Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
  2. Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
  3. В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
  4. Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
  5. Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних “блинов”. Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и  дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
  6. Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней – осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.

Воздушный теплообменник

воздушный теплообменник

Воздушный теплообменник – это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.

Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.

Труба в трубе

теплообменник труба в трубе

Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.

Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • электросварка;
  • электроды;
  • болгарка;
  • труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
  • труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
  • стальной лист толщиной 4 мм;

труба в трубеПроцесс изготовления:

  1. Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
  2. Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
  3. В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.

Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.

При подключении такой системы, как правило, теплообменник располагается в горизонтальной плоскости, а циркуляция жидкостей для повышения КПД осуществляется разнонаправлен

о.

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника  труба в трубе:

чертеж теплообменника труба в трубе

Качество обогрева напрямую зависит от него! Теплообменник своими руками для отопления

teploobmennikdlyaotopleniyasvoimirukami_D1787356.jpg

Теплообменник — важный элемент в отопительной системе, который передаёт тепловую энергию генератора к теплоносителю.

Подходящий вариант изготовления прибора своими руками рассчитывается исходя из учёта элементов конструкции.

В системах отопления встречаются аппараты, действующие с конструкциями котлов работающих на газу, твёрдом топливе, электроэнергии.

Принцип работы

Теплообменник для кирпичной печи относится к приборам непрямого нагрева воды. Принцип его работы — жидкость циркулирует в замкнутом пространстве устройства, в результате естественной конвенции. Под воздействием тепла, вода нагревается.

Более горячие слои поднимаются наверх, их место занимают холодные слои. Перемешивание воды под воздействием тепла называется циркуляцией. Нагревшаяся вода или любой другой жидкий теплоноситель, поднявшись, отдаёт тепло воде. Сама печь не является теплообменником, поскольку создает тепло.Теплообменник водяной своими руками

Особенности и функции теплообменника

Прежде чем рассматривать основные моменты изготовления и монтажа теплообменника для горячей воды, абсолютно не лишним будет узнать, что же собой представляет этот агрегат и для чего он нужен.

Теплообменник – техническое устройство, соединяющее между собой два теплоносителя: холодный и горячий. Как правило, он имеет вид обычной трубной конструкции. Между носителями беспрерывно осуществляется передача тепла – от холодного к горячему, благодаря чему дом и обеспечивается горячей водой. Причем у теплообменника нет собственного источника тепла – он использует энергию, поступающую от системы отопления.

Таким образом, главная функция агрегата – подогрев холодной воды и получение на выходе горячей. Эффективность выполнения этой функции зависит от трех факторов:

  • температурная разница между двумя теплоносителями;
  • габариты теплообменника и, следовательно, площадь контакта носителей;
  • материал, из которого изготовлен теплообменник.

виды теплообменниковПластинчатый теплообменник

Последний фактор важен не только в плане эффективности агрегата, но и в вопросе его изготовления и монтажа. Для выполнения теплообменника может использоваться пластик, сталь и чугун. Первый материал не всегда эффективен ввиду своей низкой теплопроводности. Что касается выбора между сталью и чугуном, то здесь следует сравнить характеристики двух материалов, чтобы определиться с наиболее подходящим.

Функции

  • Чаще всего используются теплообменники для получения второго нагревающего контура. Без него топливо сгорая, нагревает стенки топки. Взаимодействуя с воздухом, нагретые кирпичи отдают тепло. Но оно по газоходу улетает.
  • С помощью теплообменника в кирпичной печи, горячий воздух отдает излишки тепла циркулирующей жидкости. Позволяет повысить экономичность, получая на выходе двойной коэффициент на одну топливную единицу.
  • Используется теплообменники в печах для бани, гаража, дома. В каждом перечисленном варианте у теплообменника своя функция — нагрев воды для душа, нагрев теплоносителя для отопления и тому подобное. Различные конструкции повышают области применения.

к содержанию ↑

Виды теплообменников разделяются по конструкции, месту расположения и по материалу изготовления. Для каждого конкретного случая можно подобрать совокупность этих видов.

Совмещая конструкцию и материал, правильно разместив — можно неплохо поднять КПД кирпичной печи. Стоит рассмотреть — как сделать теплообменник для печи без лишних затрат. Разбирая виды существующих конструкций можно подобрать самый оптимальный теплообменник для той или иной планировки.

  • Змеевик. Создается из трубы, свёрнутую в виде спирали, длинной несколько метров. Такой водяной теплообменник для печи, устанавливается в ёмкость с жидким теплоносителем. Концы трубы развальцовывают в стенки, позволяя теплоносителю циркулировать внутри, попутно нагревая воду в баке. При правильно рассчитанной длине змеевика, материала его изготовления, количества колец можно ускорить нагрев воды. Так же часть змеевика, остающаяся на воздухе, увеличивает скорость прогрева помещения.Теплообменник водяной своими руками
  • Теплообменник с емкостью. Бак и труба теплообменника для печи, проведена непосредственно вблизи топочного отделения. Нужно строго соблюсти градус наклонов подводимых труб, для достижения естественной циркуляции. В некоторых случаях приходится ставить электрический насос для этих целей. В этом решении есть свои плюсы — вода нагревается непосредственно пропускаясь через трубу, огибающую топку. Такое решение повышает скорость нагрева. Обычно используется для отопительного контура.Теплообменник водяной своими руками
  • Трубная доска. Состоит из двух полностью герметичных ёмкостей и большого количества мелких труб. Основные трубы-ёмкости, расположены на разных частях, около топочного пространства и связаны трубами. В местах соединения происходит теплообмен. Такая конструкция используется в отоплении большого пространства, вплоть до многоэтажек. Эксплуатация такого теплообменника усложнена, поскольку приходится соблюдать меры предосторожности. Здесь важен химический состав воды, из-за образования накипи возможны прорывы стенок.
  • Водяная рубашка. Этот теплообменник сложнее всего создать своими руками. Его конструкция — два герметичных резервуара, расположены один в другом. Эффективна и проста в эксплуатации — теплообменник для печи из трубы. Позволяет быстро проистекать теплообмену, но сложна в изготовлении — требует профессиональных навыков.Теплообменник водяной своими руками

к содержанию ↑

Плюсы и минусы

К явным преимуществам теплообменника можно отнести:

  • простоту его изготовления и установки;
  • отопление можно сделать комбинированным, кроме обогрева установить водяную систему отопления;
  • топливо для устройства может быть разнообразным: твердым, газо – жидкообразным;
  • приборы красивы внешне, можно придать интерьеру национальный стиль.

Недостатков у теплообменника два:

  • отсутствует автоматический контроль за нагревом носителя;
  • КПД не слишком высок.
Теплообменник

Теплообменник с использованием трубной доски

Материал изготовления

  1. Медь. За счёт своей пластичности, медь наиболее оптимальна при изготовлении теплообменника. Медная трубка проста для изгибания, придания любой формы.У неё высокий коэффициент теплопроводности — более 380. Но медь так же недостаточно жаропрочный материал и дорого стоит.
  2. Нержавейка. Тоже достаточно пластичный и отзывчивый материал. Хотя имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Зато устойчив к перепаду температур. Из него можно сварить любой вариант конфигурации. ВАЖНО: Нельзя использовать оцинкованную сталь, при нагревании она выделяет в воздух ядовитые соединения цинка.
  3. Металлопластик. Легкодоступный практичный материла. Легко можно найти, но у него низкий коэффициент теплопроводности! Практически на два порядка ниже, чем у меди. Зато этот материал долговечный, устойчивый к температурным перепадам.

к содержанию ↑

Промывка теплообменника

промывка теплообменникаСвоевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Разновидности по конструкции

По месту расположения теплообменники бывают внутренними и внешними.

Внешние

Размещается возле дымохода. Это емкость, которая «окружает» дымоход. Нагрев теплоносителя происходит за счет тепла, которое выделяют продукты при сгорании.

Внутрь емкости помещают часть трубы, которая отводит продукты горения. За такими теплообменниками проще ухаживать. Они легко демонтируются для очищения от накипи и устранения дефектов.

Внутренние

Это емкость, расположенная внутри печи, непосредственно над топкой. Устройство легко установить, но если появится необходимость очистить прибор от накипи или устранить дефекты, возникнут проблемы.

Как рассчитать тепловую мощность

Если выбран пластинчатый теплообменник, необходимо учитывать такие факты:

  • какая мощность аппарата необходима;
  • тип конструкции;
  • качество материалов.

Расчёт мощности происходит по следующей формуле:

P = 1,16 х ∆Т / (t x V), где

Р — мощность, которая требуется;

1,16 — специально подобранная константа;

∆Т — разница температур;

t — время;

V — объем.

Продуктивность системы зависит от тока рабочих сред по обоим контурам. Подходящая модель для сборки определяется с учётом объёма помещения, которое нужно обогреть. Чем больше площадь, тем больше понадобится материалов.

Как сделать обменник своими руками

  1. Для теплообменника с емкостью потребуется бак, пара трубок из меди. Можно использовать листовую сталь в толщину 2,5- 3 мм, сварить из нее резервуар нужногО объема.
  2. Установите емкость от пола не менее 1 метра, от печи – не менее 3 метров.
  3. Проделайте два отверстия справа, ближе к конструкции и слева – наверху.
  4. Подведите к печи нижний отвод, под наклоном в 2- 3 градуса.
  5. Подключите верхний отвод под углом в 20 гр., только в обратную сторону.
  6. Врежьте в нижний отвод на выходе кран для слива воды из бака.
  7. Внизу еще один кран для слива воды из всей системы.
  8. Проверьте конструкцию, она должна быть герметичной, можно заполнить водой и под легким напором выявить места протечки, устранить их.

Как рассчитать модель под конкретное здание?

При подборе конкретной модели прибора, необходимо учитывать следующие параметры:

  • количество жильцов в помещении;
  • объём воды, необходимый одному жильцу в сутки, стандартом считается норма потребления, равная 120 литрам на человека в день;
  • степень нагрева носителя тепла — в централизованных отопительных системах стандартом является нагрев, равный 60-ти градусам;
  • будет ли прибор работать круглые сутки, или планируется его периодически отключать;
  • температура воды в трубах в зимнее время года;
  • количество приборов, потребляющих горячую воду;
  • допустимый процент потери воды.

Производительность устройства необходимо рассчитывать для зимнего сезона, когда подразумевается наиболее активное использование горячей воды. За точным расчётом и подбором оборудования можно обратиться к компаниям-поставщикам.

Необходимые материалы, инструменты чертежи

Для теплообменника стоит подобрать:

  • Емкость на 90 -110 литров.
  • Анод.
  • Медную трубку в длину до 400 см для термонагревателя. Если нет медной трубы, можно воспользоваться алюминием, металлопластом, лишь бы хорошо гнулся.
  • Регулятор мощности для регулирования подачи тепла.

Не нужно изготавливать змеевик из стали, материал плох на теплоотдачу не важно гнется, воздух нагревается благодаря меди во много раз быстрее. При использовании стали дополнительно потребуется трубогиб.

Виды теплообменников

Теплообменник для печи, изготовленный своими руками, понадобится и в случае, когда дом расположен в удаленной местности и не имеет центрального отопления. Кроме того, самодельный змеевик пригодится при наличии трудностей с газификацией или электроснабжением.

Самодельный обменник тепла хорош тем, что не только позволяет отапливать ваш дом, но и дает возможность получить горячую воду для хозяйственно-бытовых целей. В результате данный аппарат будет снабжать ей кухню, ванную комнату и баню.

Существует несколько видов теплообменников:

Тип змеевика выбирается в зависимости от количества печей, размещенных в доме, площади, занимаемой тем или иным помещением, а также материала стен. Практически все нагревательные устройства, построенные по принципу расширения горячей воды, монтируются внутри помещения.

Изготовление своими руками отопительного теплообменника

Опубликовал: Виктория Митина 0 418 Просмотров

Когда в доме имеется печь, то не стоит торопиться ее разбирать. Ведь, установив в ней теплообменник, можно провести модернизацию оборудования и сделать отопительную систему более усовершенствованной. Как сделать теплообменник, да еще и своими руками для отопления частного дома, будет интересно узнать всем домовладельцам, кто до сих пор использует печное отопление.

Блиц-советы

  1. Чтобы избежать образования накипи в системе отопления, необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
  2. Используя самодельное устройство для теплообмена между газами, образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
  3. При использовании котлов или печек, в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.

Схема устройства обменника тепла

Схема роторного теплообменника обычно является достаточно стандартной и имеет такие же конструктивные элементы, которыми обладает регенеративный теплообменник. К таким элементам относят:

  • кирпичную печь;
  • нагревательный резервуар;
  • трубки;
  • трубопровод для подключения системы отопления;
  • нагревательный элемент.

Теплообменник водяной своими рукамиПечной змеевик, смонтированный в виде контура замкнутого типа, позволяет успешно заменить котлы типа TLO, которые являются энергонезависимыми. В таком виде могут быть построены смесительные теплообменники.

Схема отопления и горячее водоснабжение должны включать в себя и дополнительные элементы, такие как отопительный прибор, имеющий медный теплообменник, краны и запоры, систему водоотведения и т.д. При этом стоит знать, что медный теплообменник для отопления может использовать в качестве теплоносителя не только воду, но и специальные незамерзающие жидкости.

Если владелец жилья решил применить тип теплообменника, использующий в качестве теплоносителя воду, то стоит продумать и смонтировать систему подачи воды в контур. Это можно сделать с помощью подачи жидкости непосредственно в бак или же непосредственно в трубопровод в «обратку». Этот вариант подключения системы подачи воды позволит изготовить теплообменник, не имеющий при смешении жидкости резкого перепада температуры.

При обустройстве отопления следует предусмотреть установку на его элементах фильтров. Это позволит отопительной системе прослужить значительно дольше.

Преимущества водяного теплообменника

Теплообменник для системы отопления своими руками Существует огромное количество вариантов отопительной системы. Однако большинство из них имеют водяной теплообменник. Это наиболее качественный, популярный и недорогой вариант, который позволяет поддерживать оптимальную температуру помещения регулярно. Такое устройство наиболее актуально для частного дома или квартиры. Но когда речь заходит о других видах помещения, то стоит задуматься о других разновидностях. Ведь в бане более актуальным станет теплообменник, изготовленный из кирпича. Только он по-настоящему может раскрыть весь потенциал парной. Водяная система в бане будет не столь актуальна.

Современные специализированные магазины полны подобных товаров. Здесь можно найти устройства компаний-производителей разного качества, уровня обмена температурами и ценовых категорий. Цена на устройство может быть самой разной, в зависимости от большого количества факторов. Однако если даже самый дешевый вариант не по карману, то можно изготовить теплообменник своими руками.

Как сделать бустер для промывки теплообменника

Бустер состоит из резервуара, насоса для циркуляции воды и электронагревательного элемента. Не нужно разбирать котел отопления для промывки, достаточно отсоединить патрубки, к одному из них подсоединить шланг с нагнетанием через него химического раствора внутрь агрегата. Через другой патрубок раствор будет выливаться, но к нему тоже нужно подсоединить шланг.

Из химических реагентов в основном используется соляная, серная кислота, может заливаться фосфорная, азотная.

Промыть теплообменник не сложно, но соблюдать технику безопасности необходимо, то есть отключить сначала прибор от источника питания, будь то газ, вода, электроэнергия. Демонтаж нужно производить осторожно, поврежденный уплотнитель может привести к протечке конструкции, оборудование быстро выйдет из строя.

Конструкция и монтаж

teploobmennikdlyaotopleniyasvoimirukami_99E6ACEB.jpg

Нагревательный элемент может быть выполнен в виде регистра – решетки из гладко сваренных труб. Это наиболее распространенная конструкция. Однако ее можно упростить, сделав в виде бака, в форме цилиндра или прямоугольника. Основное условие – достаточная площадь для осуществления процесса обмена жидкости.

При изготовлении нагревательного элемента требуется соблюдение следующих правил:

  1. Во избежание закипания воды внутренний объем труб должен быть не менее 50 мм.
  2. Металл не должен прогорать, поэтому его рекомендуемая толщина составляет минимум 3 мм.
  3. При нагреве металл имеет способность расширяться, этот момент следует учесть, предусмотрев расстояние между стенами топки и нагревательным элементом.

Процесс установки нагревательного элемента состоит из нескольких простых действий:

  • на дно топочной емкости печи уложить теплообменник;
  • в печи предусмотреть отверстия для труб.

Далее следует соединить нагревательный элемент с отопительной системой и запустить воду.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...