Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками

Затраты на подогрев и охлаждение воздуха в приточно-вытяжной вентиляции можно значительно уменьшить, воспользовавшись бесплатной энергией грунта. Какое-то время считалось, что для экономии тепла (и затрат на обогрев свежего воздуха) достаточно рекуператора — теплообменника, в котором поступающий холодный воздух нагревается теплым вытяжным. Но требования к энергосберегающим домам безостановочно растут, и в последнее время домовладельцы все чаще стали делать грунтовые теплообменники, которые подогревают воздух перед его поступлением в систему вентиляции. В этой статье мы расскажем, как сделать грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками и об опыте эксплуатации этого устройства.

Разновидности установок

Данный агрегат использует тепловую энергию от дымоотводной трубы, которую передает теплоносителю. Конфигурация устройства зависит от вида и конструкции дымохода, материала из которого он изготовлен. В качестве теплоносителя может выступать:

• обычная вода;
• воздух;
• любые жидкости, которые не замерзают;
• масло.

Все теплообменники разделяют на воздушные и жидкостные. Воздушные установки имеют достаточно простую конструкцию. Их можно сделать своими руками при помощи подручных средств. Недостатком данного агрегата есть его низкая продуктивность.

Теплообменник, который использует в качестве теплоносителя жидкость, имеет более сложную конструкцию. Чтоб данная установка работала эффективно, нужно соблюдать некоторые рекомендации по монтажу. Но если все сделать правильно, дымоход с теплообменником может исполнять роль полноценной отопительной системы для небольшого дачного домика или бани.

Бактерии / Плесень

Рекомендации по снижению риска образования бактерий и плесени:

1. Отвод конденсата для снижения влажности в трубе: укладка труб под уклоном и предусмотренные места сбора конденсата {3}.
2. Фильтрация входящего воздуха: снижение количества мелких частиц для снижения количества еды для бактерий [2].
3. Использование труб с антибактериальным покрытием с ионами серебра [2].
4. Поддержание постоянной скорости в трубах: непрерывное использование.

Конструкция воздушного теплообменника

Воздушный теплообменник на дымоход представляет собой полый корпус, который подключается к системе отопления при помощи специальных патрубков. Внутри корпуса устанавливается специальное тормозное устройство для газов, которые образуются в процессе горения топлива. Чаще всего это специфическая система заслонок с небольшими вырезами для движения потоков воздуха. В некоторых моделях теплообменников существует возможность регулировать силу тяги в дымоотводном канале, что влияет на продуктивность агрегата.

Данное устройство работает благодаря принципу конвенции. В нижней части теплообменника есть отверстие, сквозь которое в его корпус попадает холодный воздух. Он быстро нагревается от воздействия высокой температуры дымохода, после чего возвращается обратно в помещение. Таким образом, за несколько минут в комнате, где установлен данный агрегат, стает заметно теплее.

Общая характеристика воздушного отопления

Систе­ма ВО в полной комплектации состоит из генератора тепла, теплообменника, вентилятора, воздушного фильтра и системы воздуховодов (рисунок 5). Генератор тепла тесным образом связан с тепло­обменником. Теплообменники можно разделить на два вида: теплообмен­ники прямого нагрева (рисунок 3) и теплообмен­ники косвенного нагрева (рисунок 4). В последних между генератором тепла и теплооб­менником циркулирует промежуточ­ный теплоноситель, например, вода или антифриз. В теплообменниках пря­мого нагрева топливо сгорает в самом теплообменнике или же в качесчве те­плообменника используются тэны или спиральные электронагреватели.

Рисунок 5. Общая схема СВО дома: 1 — ди­зельный отопительный котёл; 2 — трубы водяной части отопления (для водяного теплообменника воздухонагре­вателя); 3 — дымоход дизельного котла; 4 — вентиляция (для санузла и кухни); 5 — рекуператор; 6 — воздуховод подачи свежего воздуха (подсоединяется к системе воз­вратных воздуховодов СВО); 7 — выброс «грязного» воз­духа (из санузла и кухни) после рекуператора; 8 — ма­гистральный подающий воздуховод; 9 — подающие оконечные воздуховоды; 10 — подающие решётки; 11 — возвратные воздуховоды.

Промышленно производимые тепло­обменники прямого нагрева систем ВО работают на газе (природном или сжи­женном), дизельном топливе или элек­тричестве. Эти воздухонагреватели изначально комплектуются вентилято­рами соответствующей мощности.

Как отмечалось ранее, на твердото­пливных печах типа «Булерьян» и «Про­фессор Бутаков», которые относятся к теплообменникам прямого нагрева, можно создать систему ВО, добавив к системе подающих воздуховодов, как правило, не предназначены для прокачки воздуха по воздуховодам. Они не способны создать давление, не­обходимое для системы ВО. А если и спо­собны, то имеют недопустимо высокие шумовые характеристики. В гараже их ис­пользовать можно, а в спальне — нет.

Воздухонагреватели косвенного на­грева с водяными теплообменниками обычно называют фанкойлами (рисунок 4).

Фанкойлы обладают рядом преиму­ществ по сравнению с промышленно выпускаемыми воздухонагревателями прямого нагрева:

• фанкойлы могут работать с любым водяным отопительным котлом, работающим на любом виде топлива, и ко­торый может быть размещён вне отапливаемого здания;
• один котёл может использоваться и для отопления, и для нагрева воды си­стемы горячего водоснабжения (ГВС);
• для нескольких домов (основной, гостевой, баня) можно иметь один ото­пительный котёл (или два, подключён­ных параллельно для надёжности).
• наличие промежуточного тепло­носителя позволяет сделать комбини­рованную систему отопления: те поме­щения, которые имеют специфические свойства воздуха (гараж, баня, конюш­ня и т.п.), отапливаются конвекционной системой отопления (батареями водя­ного отопления), а жилая зона — систе­мой воздушного отопления;

Конструкция жидкостного теплообменника

Данный агрегат представляет собой обычный змеевик с водой, который контактирует с внешней поверхностью дымохода. Тонкие трубки вставляют в металлический корпус и изолируют при помощи базальтовой ваты. В качестве материала для изготовления трубок для теплоносителя используется медь. Она имеет высокий коэффициент теплопроводности, что позволяет максимально уменьшить диаметр трубопровода.

Змеевик непосредственно подключают к отопительной системе и устанавливают на дымоотвод. В верхней точке агрегата должен находиться специальный бачок, который предназначен для забора, расширившейся от нагрева, жидкости.

Принцип работы жидкостного теплообменника:

• от воздействия высокой температуры, которая образуется внутри дымохода, жидкость в трубопроводе нагревается;
• горячая вода расширяется, отчего движется по змеевику и самотеком попадает в радиатор отопления;
• в отопительном приборе горячая жидкость вытесняет холодную;
• процесс повторяется сначала. Холодная вода обратно попадает в теплообменник, где снова нагревается.

Несмотря на высокую продуктивность данного агрегата, он имеет много недостатков. В первую очередь жидкостный теплообменник достаточно сложно установить, нужно постоянно производить контроль работы отопительной системы, наблюдать за показателями давления. Такую установку нельзя использовать в зимний период, когда жидкость в змеевике может замерзнуть. Также можно получить обратный эффект, когда из-за сниженной температуры в дымоходе уменьшается тяга, что влечет увеличение объема дров для получения определенного количества тепла.

Какие материалы можно использовать?

Качественный теплообменник на дымоход изготовляется из пищевой аустенитной нержавеющей стали. Она отлично работает при постоянном воздействии высоких температур. Никель, который содержится в составе сплава, образует на поверхности трубопровода особую пленку, которая устойчива к воздействию агрессивной среды.

В качестве материала для трубы теплообменника можно использовать оцинкованную сталь. При сильном нагреве выше 200°С цинк, который содержится в металле, начинает испаряться. При температуре 500°С его концентрация в воздухе становится опасной для здоровья человека. Но если ваша отопительная система будет работать в меньшем температурном диапазоне, данный материал полностью безопасен.

Как самостоятельно изготовить данное устройство?

Сделать теплообменник на дымоход своими руками достаточно просто. Для этого используйте следующие материалы:

• лист металла размером 0,35 м х 0,35 м – 2 шт.;
• труба диаметром 0,032 м и длиной 2,4 м – 1 шт.;
• труба диаметром 0,058 м и длиной 0,3 м – 1 шт.;
• металлическая емкость цилиндрической формы объемом 20 л – 1 шт.

Пошаговая инструкция для изготовления теплообменника:

1. Из листов металла вырежьте два круга радиусом 0,15 м. Они будут исполнять роль заглушек.
2. На листе металла разметьте места для размещения труб. Самый большой круг диаметром 58 мм должен находиться в центре, а по контуру – восемь маленьких кружков диаметром 32 мм.
3. Трубу диаметром 5,8 см нужно распилить при помощи болгарки на восемь одинаковых частей.
4. К одному концу трубы самого большого размера приварите заглушку.
5. Поочередно каждую трубу диаметром 3,2 см приварите к металлическому кругу.
6. Наживите другую заглушку к противоположной стороне труб, после чего ее приварите.
7. При помощи болгарки отрежьте дно металлической емкости.
8. На боковой поверхности металлического кожуха вырежьте два отверстия с противоположных сторон. Их диаметр должен соответствовать параметрам дымохода.
9. К подготовленным отверстиям приварите патрубки, при помощи которых агрегат будет присоединяться к дымоотводу.
10. Подготовленную сердцевину вставьте в кожух с патрубками. Конструкцию тщательно закрепите, используя сварку.
11. Присоедините теплообменник к дымоходу.
12. Готовый агрегат обработайте термостойкой краской.

Список литературы […]

1. De Paepe M, Janssens A (2003) Thermo-hydraulic design of earth-air heat exchangers. Energy Build 35:389–397
2. REHAU ECOAIRTM GROUND-AIR HEAT EXCHANGE SYSTEM
3. Yupeng Wu, Guohui Gan, Anne Verhoef, Pier Luigi Vidale, Raquel Garcia Gonzalez. Experimental measurement and numerical simulation of horizontal-coupled Slinky Ground Source Heat Exchangers. Applied Thermal Engineering, Elsevier, 2010
4. Saqib Javed, Thermal Modelling and Evaluation of Borehole Heat Transfer, Thesis for the degree of Doctor of Philosophy, Building Services Engineering Department of Energy and Environment, CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Göteborg, Sweden 2012
5. Trilok Singh Bisoniya, Anil Kumar, Prashant Baredar, «Study on Calculation Models of Earth-Air Heat Exchanger Systems», Journal of Energy, vol. 2014, Article ID 859286, 15pages, 2014.
6. Bisoniya, T.S. Design of earth–air heat exchanger system. Geotherm Energy 3, 18 (2015).
7. Larwa, Barbara, et al. «Heat conduction in the ground under natural conditions and with heat exchanger installed.» Czasopismo Techniczne (2015).
8. Łukasz Amanowicz, Janusz Wojtkowiak, Thermal performance of multi-pipe earth-to-air heat exchangers considering the non-uniform distribution of air between parallel pipes, Geothermics, Volume 88, 2020

Теплообменник из медной трубки своими руками

Данный агрегат – это змеевик из медной трубы, который оборачивается вокруг дымохода. Она быстро нагревается, а воздух, который движется внутри, становится теплым. Чтоб обеспечит высокую эффективность данной системы без применения насоса, длина змеевика не должна быть больше 3 м.

Сделать такую конструкцию можно при помощи аргоновой сварки. Допускается вариант крепления с использованием олова. При этом все поверхности нужно обезжирить ортофосфорной кислотой.

На концах медной трубы должна находиться наружная резьба для присоединения выносного бака с водой. Он должен обязательно находиться выше змеевика, что обеспечит максимальную продуктивность системы.

Что такое воздушный теплообменник и для чего он используется

Чаще всего, используется горячий воздух из сушилок, дымовых труб, топочных камеры различного оборудования. В бытовых целях может использоваться теплый вытяжной воздух. Использование устройства преследует цель нагрева свежего приточного воздуха до определенной температуры, которую позволяет достичь отдающая среда.

В зависимости от эффективности нагрева теплый воздух может использоваться для разных целей:

Подача неподготовленного воздуха в жилые или производственные помещения создаст условия для интенсивного вывода тепла, что отразится на расходах на обогрев. Если воздух на улице имеет температуру -20°С, а кратность воздухообмена в помещении равна 1, то весь объем будет ежечасно полностью меняться, вызывая необходимость быстро нагревать его для обеспечения комфортной обстановки. Такая ситуация весьма неэкономична и вынуждает искать способы подготовки приточной струи. Основным из них является рекуперация.

Что такое рекуперация

Неразумно терять тепловую энергию удаляемого отработанного воздуха попусту, ее можно и нужно обратить на подготовку поступающего вновь приточного воздуха. Эта задача стала актуальной не так давно, основная причина ее возникновения — широкое распространение пластиковых или алюминиевых окон и дверей, конструкция которых исключает наличие неплотностей, не пропускает воздух внутрь и делает вентиляцию помещений весьма актуальным вопросом.

Недостаточный воздухообмен в помещениях — это плохое самочувствие людей, намокание стеновых материалов, возникновение конденсата и прочие неприятности, избавиться от которых помогают правильно организованные приточная и вытяжная вентиляционная система. На этом этапе и появляется задача подготовки поступающего свежего воздуха, повышения его температуры, иначе вместе со свежестью в помещении появится и мороз. Придется перегружать отопительные системы, чтобы удержать температуру в помещениях на приемлемом уровне, что означает повышенную нагрузку на оборудование и чрезмерные расходы на отопление.

Канальное воздушное отопление

В практике коттеджного строительства в регионах с холодным и умеренным климатом нашли широкое применение системы канального воздушного отопле­ния (рисунок 2). Такая система позволяет без традицион­ных трубопроводов и радиаторов отапливать помеще­ния дома теплым воздухом, подаваемым по специаль­ным каналам. Преимущества данного способа перед традиционными в малой инверционности системы, позволяющей за 35 — 40 минут поднять температуру в помещениях дома от -10 до +22°С.

Рисунок 2. Схема воздушного отопления дома: 1 — печь; 2 — фильтры; 3 — труба забора воздуха из помещений; 4 — забор свежего воздуха; 5 — труба подвода свежего воздуха; 6 — подача теплого воздуха в помещения; 7 — забор воздуха из помещений; 8 — дымоход.

После быстрого прогрева помещений включается автоматика, позволя­ющая поддерживать температурный режим на задан­ном уровне. К достоинствам систем воздушного отоп­ления относят:

• равномерный обогрев помещения по всему объе­му с небольшим «подпором» воздуха, который полно­стью устраняет сквозняки и возможность проникновения уличной пыли;
• возможность вентиляции помещений, фильтра­ции подогретого воздуха с устранением запахов, микробов и других посторонних включений;
• низкие эксплуатационные расходы, позволяющие повысить КПД до 93%;
• возможность работы в экономичном режиме.

В качестве теплового генератора используют газо­вые или жидкостные обогреватели с автоматикой безо­пасности. При хорошей тепловой изоляции дома для поддержания заданной температуры обогреватель включается 3-4 раза в сутки, что позволяет экономить топливо, а следовательно, и средства на обогрев жилых помещений. К примеру, для обогрева небольшого дач­ного домика одного баллона сжиженного газа хватает примерно на 8 — 12 дней.

Практически во всех системах ото­пления теплота, выработанная теплогенератором, передаётся потребите­лю воздухом. Даже в системе водяного отопления вода выступает лишь в каче­стве промежуточного теплоносителя, а окончательное распределение тепла от радиаторов всё равно остаётся за воз­духом. Исключением являются только отопительные приборы, от которых теп­ло передаётся излучением — открытые камины, инфракрасные излучатели и т.д. Но они играют ограниченную роль в ото­плении жилых домов в нашей стране.

Воздух нагревается на теплоотдающих поверхностях (поверхности тех же радиаторов водяного отопления, элек­трических нагревателей конвективного типа, «зеркал» печей и т. д.) и поступает в отапливаемое помещение, где остывает, отдавая тепло стенам, потолкам, пред­метам мебели. После этого воздух снова должен нагреться. Такой круговорот воздуха может происходить под действием естественных сил (тёплый воздух легче и поэтому поднимается вверх) или прину­дительно — за счёт вентилятора. В дальнейшем мы будем использовать термин конвекционное отопление (кстати, тут общие сведения об отоплении) для систем с естественной циркуляцией воздуха и воздушное ото­пление (ВО) для систем с принуди иль­ной циркуляцией воздуха.

Такое определение ВО не является об­щепринятым. Часто систему отопления называют воздушной, если есть система воздуховодов для раздачи нагретого воз­духа от теплогенератора (без вентилятора). Под такое определение подпадают тогда и дровяные печи типа «Булерьян» и «Профессор Бутаков», поскольку у них есгь возможность для подсоединения воздухо­водов и раздачи тёплого воздуха по дру­гим помещениям за счёт конвекции.

Если исходи из наших определе­ний, то эти печи следует отнести к си­стемам конвекционного типа.

Системы ВО можно разделить на два вида — канальные и локальные. Для канальных систем требуется система воздуховодов, как подающих, так и возвратных. Для локальных систем возду­ховоды, как правило, не нужны. Про­стейшие локальные системы ВО — это тепловентиляторы и тепловые пушки.

Рисунок 3. Теплообменник прямого нагре­ва: 1-горячий воздух; 2- теплооб­менник; 3-вентилятор; 4-холодный воздух; 5-горелка; 6-дымоход.

Рисунок 4. Теплообменник косвенного нагре­ва: 1 — горячий воздух; 2 — теплообмен­ник; 3 — вентилятор; 4 — холодный воздух; 5 — горелка; 6 — контур промежуточного теплоносителя; 7-дымоход.

Особенности системы вентиляции с рекуперацией тепла

Системы вентиляции, использующие рекуперативные методики, нуждаются в эффективном теплообменнике и в устройствах принудительного перемещения потоков воздуха — вентиляторах. Наличие этого оборудования автоматически означает потребность в электроэнергии. При этом, сами по себе рекуператоры (теплообменники) никакой энергии не потребляют и действуют в пассивном режиме, т.е. процесс передачи энергии происходит самостоятельно, контактными методами.

Конденсат

Тем не менее, их работа имеет несколько особенностей, из которых самой серьезной и требующей участия является образование конденсата. Процесс начинается после подачи теплого воздуха на холодные участки оборудования и продолжается до момента нагрева металла до определенной температуры. Учитывая, что обработке подвергается внутренний воздух, насыщенный водяными парами от готовящейся пищи и дыхания людей, объемы конденсата довольно велики и создают определенные проблемы при эксплуатации рекуператоров. Производители предпринимают определенные шаги, устанавливая различные клапана или датчики обледенения, что в какой-то степени решает вопрос, но проблема в целом остается и требует постоянного внимания со стороны владельца.

Постоянная подача энергии

В числе других, менее важных, но существующих особенностей рекуперационных систем, является потребность в бесперебойной подаче электроэнергии. Несмотря на то, что сами по себе рекуператоры не нуждаются на в какой энергии извне и действуют в пассивном режиме, вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию потоков, требуют подключения и постоянной подачи энергии, без которой система просто остановится.

Экономия

Кроме того, важным показателем стане соотношение стоимости оборудования и величины экономии на обогреве помещений. Поскольку одной из целей рекуперации является снижение расходов на отопление, то стоимость оборудования должна быть оправдана этой экономией в течение обозримого времени, иначе никакого экономического эффекта покупка оборудования не принесет.

Определение эффективности системы необходимо производить перед приобретением или изготовлением системы, поскольку оградить себя от ненужных расходов и траты времени всегда полезно. Следует учитывать КПД устройства, его стоимость, чтобы сопоставить размер экономии и затрат. Так, пластинчатые теплообменники для частных домов малоэффективны и значительно уступают другим конструкциям.

Расчеты мощности

Самостоятельно рассчитать мощность рекуператора при отсутствии исходных данных (мощности печи, температуры и количества исходящих газов в единицу времени, площади соприкосновения теплообменника и металла дымохода, скорости прохождения воздуха или воды через устройство) . Можно измерить мощность уже смонтированного теплообменника.

Ориентировочно стоит рассчитывать на то, что теплообменник на дымопроводе твердотопливной печи или камина прогреет пару небольших радиаторов, повысит температуру в гараже или сделает теплее комнату в мансарде, предбанник в бане.

Воздушный теплообменник на вентиляцию

Пластинчатый воздушный теплообменник

Наиболее распространенным типом является пластинчатый воздушный теплообменник, представляющий собой набор из металлических пластин с высокой теплопроводностью, собранных в пачку с мелкими зазорами, через которые независимыми потоками пропускаются свежая и исходящая струи воздуха. Внутри устройства потоки разделены поочередно, что позволяет осуществлять эффективное уравнивание температур приточного и вытяжного воздуха.

Высокая теплопроводность металлических пластин позволяет интенсивно отбирать тепло у вытяжной струи, активно нагревать приточный поток. Поскольку расстояния между пластинами весьма невелики, на обоих каналах устанавливаются воздушные фильтры, производящие очистку воздуха от взвесей, пыли, различных частиц, способных заполнить промежутки и нарушить режим работы теплообменника. Образующийся конденсат стекает в поддон, после чего удаляется по специальному каналу. Очистка воздуха, какой бы тщательной она ни была, недостаточна, требует периодической промывки пластин теплообменника и очистки их от жировых наслоений, накапливающихся в промежутках за определенное время.

Роторный рекуператор

Второй, не менее распространенный тип теплообменника — роторный рекуператор. Он представляет собой приводной ротор из гофрированных металлических (чаще всего, алюминиевых) пластин, набранных в виде очень близко расположенных концентрических цилиндров. Ротор вращается при помощи электродвигателя с цепной передачей. Приточный, вытяжной потоки подаются одновременно на разные участки ротора таким образом, чтобы они проходили сквозь промежутки между гофрированными пластинами.

Принцип действия заключается в нагреве пластин при прохождении зоны вытяжного воздуха и охлаждении с передачей энергии при прохождении сектора приточного потока. При этом, происходит частичное смешивание вытяжной и приточной струи.

Оба типа теплообменников вполне справляются со своими функциями, широко распространены в системах вентиляции жилых или промышленных зданий. Тем не менее, существуют другие типы устройств, о которых следует поговорить особо.

Плюсы и минусы

Системы ВО отно­сительно мало распространены в жилом секторе нашей страны, и на них до сих пор смотрят как на экзотику. Как пра­вило, система ВО требует проведения пусконаладочных работ «по воздуху» и «по системе автоматики», которые мо­гут сделать только подготовленные спе­циалисты, имеющие соответствующие приборы и инструменты.

Ошибки при проектировании системы и её монтаже могут привести к повышенному уровню шума в помещениях, дисбалансу пода­чи воздуха по помещениям и, как след­ствие — дисбалансу по температуре.

Воздуховоды, кроме того, занимают определённый объём и поэтому очень важно, чтобы это было учтено на этапе проектирования дома. При грамотном подходе практически все воздухово­ды удаётся спрятать так, что полезный объём дома почти не уменьшается.

При проектировании системы воздухо­водов важно иметь дизайн-проект расста­новки мебели и бытового оборудования. Крайне нежелательно, чтобы подающие вентиляционные решётки находились в зо­не долговременного пребывания людей.

Система ВО — электрозависима, по­этому в доме желательно иметь систему резервного электроснабжения и систе­му резервного отопления (к примеру камин промышленного изготовления).

Всё вышеперечисленное можно отне­сти к минусам системы ВО. Но есть у неё и неоспоримые преимущества по срав­нению с конвекционными системами.

Главным преимуществом этой систе­мы является возможность совмещения в одной системе отопления и вентиля­ции. Нужно сказать, что необходимость устройства вентиляции в наших домах, построенных по энергосберегающим технологиям и оснащённых современны­ми герметичными окнами и дверями, всё больше и больше осознаётся застройщи­ками. Отсутствие нормальной приточно-вытяжной вентиляции может привести к накоплению влаги в стенах и появлению плесени. А воздушная система, выполня­ющая сразу функции отопления и венти­ляции, обойдётся дешевле, чем две спе­циализированные системы.

В системе ВО обязательно устанавлива­ют фильтры. Они бывают нескольких типов: обычный механический, который удаля­ет частицы пыли до 0,3 мкм; электронный фильтр — удаляет частицы пыли размером до 0,01 мкм; угольный фильтр — удаляет неприятные запахи. Через электронный фильтр, к примеру, не проходит пыльца растений и табачный дым, а обслуживание его сводится к периодической промывке под струёй воды.

Рисунок 6. Схема размещения системы воздушного отопления: 1 — теплообменник; 2 — подающие воздуховоды; 3 — возвратные воздуховоды; 4 — забор свежего воздуха; 5 — рекуператор; 6 — дымоход.

В системе возвратных воздуховодов в простейшем случае предусматривает­ся рукав, забирающий воздух с улицы и подмешивающий его к внутреннему воз­духу (рисунок 6). Эта смесь воздуха, пройдя через фильтр и теплообменник, нагревается и равномерно распределяется по всем помещениям. Проблема открытых фор­точек и сквозняков при этом снимается. Форточки просто не открывают, а в доме создается небольшое избыточное дав­ление, что препятствует проникновению в помещения «забортного» воздуха и создаёт условия для лучшей вентиляции «грязных» помещений.

При работе ВО на нижнем этаже до­ма основная часть воздуха забирается снизу, а на верхнем этаже — с потол­ка. Тем самым обеспечивается вырав­нивание температуры воздуха по всему объёму отапливаемых помещений.

В систему воздуховодов, кроме то­го, может быть установлен канальный увлажнитель воздуха, обеспечивающий контролируемую влажность в доме, и кондиционер, который поддержит ком­фортную температуру в жаркие месяцы. Можно установить и ультрафиолетовый стерилизатор воздуха, который включа­ется для профилактики инфекционных заболеваний или в случае, если кто-то из домашних заболел.

Список использованных источников:

1. Журнал «Дом» №8, 2008.
2. Инженерное оборудование дома и участка. Авт.: В.С. Самойлов; ООО «Аделант», 2004.- 320 с.

Другие виды воздушных теплообменников

Существуют другие, очень интересные конструкции.

Грунтовый теплообменник

Например, грунтовый теплообменник. Он устроен настолько просто, что не хочется даже называть его техническим приспособлением. Суть его в погружении вентиляционной трубы, осуществляющей забор воздуха, в грунт на глубину около 2 м. Длина трубы должна быть достаточно большой, чтобы воздух, проходящий по ней, успевал изменить свою температуру.

Мало того, летний приточный воздух, взятый при температуре 25-30°, проходя под землей, отдаст часть тепла и поступит в систему вентиляции охлажденным, что снимает вопрос кондиционирования внутреннего воздуха помещений.

Нагрев воздуха внутри дымохода

Другой, не менее интересный вариант — нагрев воздуха внутри дымохода. Удаляемый дым имеет довольно высокую температуру, что позволяет разместить внутри него трубку с приточным воздухом. Проходя через нее, поток нагреется, будет готов для использования для вентиляции или для воздушного отопления. Иногда трубка устанавливается снаружи дымохода, она плотно навивается на него для увеличения эффективности теплопередачи. Такую конструкцию лучше всего обкладывать снаружи кирпичом для защиты, сохранения тепла.

rsvgroup.ru

Как проектируется воздушная система

Создание проекта – важный подготовительный момент: если он будет сделан с ошибками, владелец столкнется с трудностями в процессе использования отопления. Так, неверные расчеты приводят к недостатку/избытку мощности, неправильному вентилированию, неравномерному прогреву помещений. Чтобы воздушное отопление дома функционировало без сбоев, требуется уделить внимание следующим моментам:

• Расчет теплопотерь делается для каждого помещения. Они зависят от того, сколько в комнате дверей, окон, поскольку через эти части тепло уходит интенсивнее.
• Расчет теплопотерь на вентиляцию зависит от количества постоянно проживающих людей, для обеспечения людей свежим воздухом.
• Расположение основных элементов на схеме, соотношение с другими инженерными коммуникациями, конструктивными элементами дома и предметами интерьера
• Определение типа топлива и мощности источника тепла. При расчете важно помнить о том, что источник тепла рассчитывается не только на нормируемую зимнюю температуру, но и на непредвиденные отрицательные температуры.
• Подбор опционального оборудования – такого как кондиционер, увлажнитель, бактерицидный очиститель.

Проект включает расчет всех компонентов системы, объема и стоимости материалов и расходников. Грамотный проект могут сделать только профессионалы.

Грамотный проект позволяет оптимально расположить оборудование и основные элементы Источник seaside-home.ru

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

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;

Процесс 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.

Чертеж:

Изготовление водяного теплообменника для печи

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 – 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

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;

Процесс 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.

о.

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника труба в трубе:

Воздушный конвектор для отопления дома

Основное отличие конвектора от других обогрева­тельных приборов в том, что существует возможность подобрать конвектор для абсолютно любого помеще­ния, так как современные модели этих приборов обла­дают превосходным дизайном и способны украсить со­бой интерьер, придав ему элегантный внешний вид.

Говоря об отопительных приборах, специалисты от­мечают характерную особенность — развитие конвек­торов идет по пути уменьшения их массы и внутренне­го объема. Более тяжелый прибор дольше сохраняет тепло, то есть имеет большую тепловую инерцион­ность. Будучи нагрет, он не может быть быстро охлаж­ден с помощью терморегулятора и продолжает излу­чать накопленное тепло, делая температуру в помеще­нии излишне высокой.

Тепловые конвекторы — приборы, позволяющие распределять тепло по комнате более равномерно, чем радиаторы или другие отопительные системы. В результате предотвращается образование влаги и грибка. Кроме того, мы знаем, что основная теплоотдача радиатора происходит за счет излучения. Кон­вектор же более 90% тепла передает именно конвек­цией, что является неоспоримым преимуществом для создания эффективного, комфортного и здорового климата помещений. Регуляторы температуры позво­ляют быстро установить и поддерживать температуру с точностью от 0,4 до 1 оС.

Эффективность конвекторов в сочетании с автома­тической регулировкой температуры позволяет полу­чить ровно столько тепла, сколько необходимо. И сов­сем не случайно, конвекторы на территории Западной Европы эффективно и успешно используют уже в тече­ние 20 лет. Там уже давно подсчитано, что обогрев по­мещений конвектором на 30-40% экономичнее по сравнению с традиционными методами отопления. На российском рынке присутствуют различные модели конвекторов, которые отличаются друг от друга, как по нагревательному элементу, так и по дизайну. Но наи­больший успех у газовых конвекторов, выпуск которых освоили многие отечественные и зарубежные произво­дители, поставляющие на российский рынок отопи­тельные приборы.

Промывка теплообменника

Своевременная 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.

Виды

Существует 2 типа теплообменников:

Поверхностный

Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные минеральные масла и химические вещества.

Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:

1. Рекуперативные – передают тепло через стенку теплоносителя.
2. Регенеративные – такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный

При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.

Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.

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.

housetronic.ru

Газовые конвекторы и калориферы

Газовые конвекторы независимое отопительное оборудование, представляющее реальную альтернати­ву традиционным отопительным приборам. Они обес­печивают не только возможность поддерживать задан­ную температуру в пределах от 8 до 33°С в отапливае­мом помещении, но и позволяют устанавливать различ­ную температуру в разных комнатах.

Конвекторы работают по принципу сгорания при­родного газа в металлическом теплообменнике, кото­рый обеспечивает высокоэффективную передачу тепла помещению. Одновременно происходит вывод продук­тов сгорания наружу и забор воздуха для горения. Это обеспечивает экологическую чистоту помещения и его эффективную вентиляцию. По сравнению с традицион­ной системой отопления, где нужны котлы, радиаторы, разводки трубопроводов по помещению, фитинги, на­сосы и другие компоненты, при использовании конвек­торов все это оборудование не требуется, так как от­сутствует водяной контур. Именно эта особенность га­зовых конвекторов позволяет использовать их для эф­фективного отопления загородных домов, коттеджей, гаражей, теплиц и т.д. Газовоздушную смесь в этих при­борах поджигают либо искра от электронного блока, либо фитилек запальной пилот-горелки, которая, в свою очередь, воспламеняется при нажатии кнопки встроенной «пьезозажигалки». В последнем случае не требуется подвод электрической энергии.