Воздушный грунтовый теплообменник

Теплообменник своими руками

Теплообменником можно назвать устройство, не имеющее собственного источника нагрева, но позволяющее извлекать тепло из внешних обогревателей. При необходимости можно сделать теплообменник самостоятельно. Однако сначала следует определиться, какой именно вид конструкции вам необходим.

Как сделать теплообменник своими руками?

Наиболее простым в изготовлении является змеевик. Для его устройства лучше всего подойдет медная трубка. Она легко гнется и обладает высокой теплоотдачей. Возьмите необходимый отрезок трубки и аккуратно согните ее в спираль, поместите ее в бак или бочку. Затем выведите концы наружу и закрепите. К окончаниям трубки при помощи обжимных соединений присоедините резьбовой фитинг. В результате у вас получится теплообменник – змеевик. В качестве альтернативы медной трубки можно использовать и другие легкогнущиеся трубки. Это может быть металлопласт или алюминий.

Другой разновидностью теплообменника является так называемая водяная рубашка. Наибольшее распространение такой вид теплообменников имеет в небольших котлах систем отопления и представляет собой герметичную емкость, установленную внутри котла и позволяющую нагревать воду от циркулирующей жидкости в системе отопления дома. Недостатком такого вида теплообменника является невысокая пропускная способность и зависимость от температуры в системе.

Более сложным для самостоятельного изготовления, но и более эффективным теплообменником является конструкция под названием трубная доска. Для самостоятельного изготовления потребуется несколько вальцовочных соединений. Состоит такой тип теплообменника из трех и более герметичных емкостей, соединенных трубами. Находящиеся по разным концам емкости соединены развальцованными на концах трубами. Циркуляция жидкости межу ними дает необходимый теплообмен в средней части конструкции.

Если желание сделать теплообменник самостоятельно, не делая больших затрат, в качестве основного материала можно использовать автомобильные радиаторы, радиаторы отопления или газовые колонки.

Особое внимание на устройство теплообменника стоит обратить владельцам дач или небольших коттеджей, находящихся за городом и не имеющих возможности пользования природным газом. Устройство небольшой каменной печи снабженной теплообменником, позволит наслаждаться теплом и уютом во всех помещениях. Для этого потребуется вмонтировать в печь две емкости, соединенные между собой несколькими трубами

Одна емкость должна быть прямоугольной и располагаться в низу, а другая цилиндрической, наверху. Для необходимой циркуляции трубы системы отопления требуется закольцевать в закрытый контур, чтобы выход горячей воды был из верхней цилиндрической емкости, а вход остывшей в нижний прямоугольный. Подчиняясь неизбежным законам физики, горячая вода будет подниматься вверх, обеспечивая необходимую циркуляцию жидкости по всем помещениям. При такой конструкции необходимо в верхней точке контура установить расширительный бачек, с помощью которого будет поддерживаться уровень жидкости в системе, и устраняться воздушные пробки. Стоит заметить, что принцип теплообмена может служить не только для нагрева, но и для охлаждения жидкости

Для этого потребуется вмонтировать в печь две емкости, соединенные между собой несколькими трубами. Одна емкость должна быть прямоугольной и располагаться в низу, а другая цилиндрической, наверху. Для необходимой циркуляции трубы системы отопления требуется закольцевать в закрытый контур, чтобы выход горячей воды был из верхней цилиндрической емкости, а вход остывшей в нижний прямоугольный. Подчиняясь неизбежным законам физики, горячая вода будет подниматься вверх, обеспечивая необходимую циркуляцию жидкости по всем помещениям. При такой конструкции необходимо в верхней точке контура установить расширительный бачек, с помощью которого будет поддерживаться уровень жидкости в системе, и устраняться воздушные пробки. Стоит заметить, что принцип теплообмена может служить не только для нагрева, но и для охлаждения жидкости.

Плюсы и минусы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые ТО обладают хорошими характеристиками теплопередачи при компактных размерах. Еще один плюс таких устройств в том, что их можно изготовить индивидуально под конкретные задачи.

К плюсам однозначно можно отнести:

Вариативность размеров теплообменника и материалов, из которых его изготавливают.
Возможность изменять количество пластин и таким образом изменять мощность устройства (если речь не идет о запаянном ТО).
Высокий процент теплопередачи.
Низкие теплопотери.
Простота использования: устройство легко разобрать, промыть, собрать.
Легко ремонтировать: пластины, в случае необходимости, можно просто заменить.

Но есть у пластинчатых теплообменников и минусы:

Давление в пластинах не должно превышать 25 кг/кв.см.
Температура не выше 200 градусов.
Если теплоноситель содержит большое количество примесей, на пластинах будет быстро образовываться накипь.

Некоторые изменения в конструкции повышают прочность и КПД пластинчатых теплообменников. Есть такие разновидности, как пластинчато-ребристый и оребренно-пластинчатый. В первом варианте между разделительными пластинами проложены ребристые насадки. Подходят для теплообмена с неагрессивными жидкостями и газом. Оребренно-пластинчатые актуальны при газовом отоплении.

Как сделать своими руками

Изготовление по методу труба в трубе , особенности подключения, схема

через стенки труб передаётся тепло воде

Фото 1. Схема теплообменника типа труба в трубе . Указано направление движение теплоносителя.

Инструменты и материалы

две двухметровые трубы из меди, с различным диаметром — 102 мм и 57 мм;
два тройника с углами 90 градусов, диаметр должен быть равен трубе большей;
два коротких отрезка трубы, подходящие к размеру тройника;
электрическая или газовая сварка, подойдёт и мощный паяльник с припоем для меди;
болгарка, отрезной диск;
рулетка.

Процесс изготовления

На профиль трубы большего диаметра с двух сторон приваривается тройник, который следует расположить боковой стороной таким образом, чтобы туда вставить трубу меньшего размера.

Справка.повысит КПД.

После того как изделие меньшего диаметра вошло в тройник его проваривают с торцов.
К свободным краям тройников привариваются патрубки, которые предназначены для подачи и вывода отопительной жидкости.

Воздушный пластинчатый

Приспособление устанавливается в газовую отопительную систему. Принцип действия заключается в передаче теплоэнергии от газообразного теплоносителя к рифлёной конструкции пластин, которая будет нагревать жидкость в трубопроводе.А также этот тип устройств подойдёт для передачи тепла от одной жидкости, к другой.

Инструменты и материалы

оборудование для сварки;
болгарка;
два листа из нержавеющей стали (рифлёной), толщина 4 мм;
1 лист плоский из нержавейки, толщина 4 мм;
электроды.

Порядок работ

Лист рифлёной стали разрезать на равные квадраты со сторонами 30 см. Для конструкции понадобится 31 квадрат.
Из плоского листа нержавеющей стали нарезать ленты. Ширина 1 см, длина 30 см. Общая длина частей должна составить 18 метров — получится 60 шт.

1. Квадраты из рифлёного материала сварить между собой при помощи полоски

1 см

1. . Соединение проходит через

две противоположные стороны квадратов

, секции располагаются перпендикулярно друг к другу.

15 секций15

В случаях, когда тепло будет передаваться при помощи жидкого теплоносителя, рекомендуется приварить коллектор. Распределитель лучше изготовить из нержавеющей стали. Для этого понадобится при помощи болгарки отрезать со стального листа прямоугольники 30х30 см (2 шт.) и 30х3 см — 8 штук. Из такого комплекта частей конструируется два коллектора имеющие вид квадратной крышки от коробка.
В коллекторе сделать отверстие для патрубка, который послужит соединением с трубопроводом отопления.
Отверстие на коллекторе делается ближе к одному из углов. При монтаже его на теплообменник расположение входного патрубка должно быть внизу агрегата, выводящая трубка всегда расположена вверху.

Инструменты и материалы

метровая труба из стали, диаметр 32.5 сантиметра;
труба железная — 6 метров, диаметр 5.7 см;
лист стали 4 мм толщины;
сварочный аппарат;
газовый резак.

Порядок работ

Метровый отрезок трубы с диаметром 32.5 см поставить в горизонтальное положение на лист из стали и обвести маркером.
Отверстие нужного размера вырезать газовым резаком. По макету металлического круга вырезать вторую такую же окружность.
В металлических дисках вырезать по пять отверстий с диаметром 5.7 сантиметров. Отверстия должны быть расположены равномерно по отношению друг к другу, также как от середины, так и от края поверхности. Диски приварить к цилиндру трубы и постараться, чтобы отверстия были расположены параллельно.
Изделие 5.7 мм нарезать при помощи болгарки, на части по 1 метру. Потребуется пять отрезков.

Фото 2. Схема водяного теплообменника для печи. Представляет из себя цилиндр, внутри которого расположены трубы меньшего диаметра.

Каждая часть трубы монтируется в отверстие, нужно чтобы трубы выходили за пределы отверстий на 1 миллиметр. Сваривается приспособление электрической сваркой. В итоге должна получиться конструкция в форме металлического цилиндра, внутри которого расположены трубки меньшего размера. По этому трубопроводу будет идти раскалённый воздух и дым, трубы будут нагреваться и соответственно нагревать жидкий теплоноситель внутри.
Чтобы жидкость циркулировала внутри металлической системы в нижней и верхней части следует приварить небольшие отрезки труб. Внизу агрегата через патрубок будет подаваться холодная вода, а через верхний патрубок направляться в отопительный механизм.

Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками

Принцип работы грунтового воздушного теплообменника
Основные типы грунтовых воздушных теплообменников
Недостатки грунтового теплообменника
Насколько эффективен воздушный грунтовый теплообменник

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления

Обратим внимание и на другие сферы их применения

Грунтовый воздушный теплообменник – это просто

По всей территории Украины на глубине около 1,4 – 1,5 м практически на протяжении всего года установилась температура, равная +10˚С, конечно, в зависимости от региона и почвы она может отличаться на 1,5˚С, в большую, или меньшую сторону. Для того чтобы использовать эту бесплатную энергию почвы, устраивают грунтовой воздушный теплообменник (ГВТ). В холодное время года, и особенно в осенний, и весенний периоды года эта система может эффективно нагревать поступающий в дом холодный наружный воздух, уменьшая мощность калорифера нагревателя примерно на 50%. Кроме работы с приточной системой вентиляции дома, грунтовый теплообменник может замечательно дополнять рекуператор.
Устройство ГВТ довольно простое, а монтаж его могут выполнить даже сами жильцы, без привлечения специалистов, кроме того, материалы, из которых его собирают, достаточно дешевы, и доступны. Все это создает предпосылки, для применения – этого полезного устройства для вентиляции, и кондиционирования дома.
Использование грунтового воздушного теплообменника – это замечательная возможность применения возобновляемой энергии для охлаждения, поступающего в здание воздуха летом, и нагрев его в зимний период.
Затраты при эксплуатации такого оборудования – это электроэнергия, необходимая для работы вентилятора, создающего движение воздуха в каналах ГВТ, все остальное – это бесплатная энергия грунта. Отношение энергии, той, которая расходуется на работу вентилятора, к той, которая привлекается ГВТ, составляет в летнее время 1 к 30 – 35, а в зимний период 1 к 35 – 40, т. е. на 1 израсходованный кВт электроэнергии можно получить около 35 кВт тепловой, а это невероятно хороший показатель. Зимой, например, можно добиться 50% сокращения энергии на нагрев приточного воздуха. При использовании рекуператора совместно с ГВТ, позволяет привлечь дополнительно до 20 – 30% тепла.
Максимальная разница температур перед, и за теплообменником составляет летом 10 – 12 ˚С, а зимой – 18 – 20 ˚С. Наилучшие энергетические показатели ГВТ достигаются при экстремальных погодных условиях, при + 32˚С, и выше летом, и – 20˚С, и ниже зимой. При использовании этой систем изменяется также и влажность воздуха.
По своей конструкции грунтовый воздушный теплообменник, может быть гравиевым, и трубным.
Трубный теплообменник может быть устроен тремя способами:
1. Труба ГВТ располагается по прямой линии на глубине около 1,4 – 1,5 м, длина системы от здания к воздухозабору составляет примерно 40 – 60 м. Причем, забор воздуха должен находиться на высоте 2 м от поверхности земли, и обязательно под зонтом – это уменьшит попадание в трубопровод пыли.

2. Трубопровод ГВТ, имеет не прямую, а ломаную линию, в форме латинской буквы «S» или «U». Причем колени должны составлять 33 – 45 градусов – т. к. при таких поворотах трубопровода, потери на дополнительное сопротивление для прохождения воздуха будут значительно ниже, чем при изгибах равных 90 градусам. Применение такой системы не желательно, и допускается только при ограниченном месте для ее устройства, т. к. эффективность такого теплообменника все же ниже, чем трубопровода с прямым участком.3. Многотрубная конструкция ГВТ – она считается самой эффективной, с наименьшими потерями давления воздуха, за счет параллельных участков трубопроводов. Ведь, известно, что чем большими будут потери давления, тем меньше будет расход воздуха, и нужно будет устанавливать вентилятор, имеющий большую мощность. Конструктивно такой ГВТ представляет собой разделение трубопровода, выходящего из здания на несколько параллельных каналов, которые затем снова объединяются перед воздухозабором. Параллельные трубы теплообменника должны находиться на расстоянии не меньше 80 см друг от друга – это создаст равномерный теплообмен между ними.

Рубрика: Альтернативная энергетика, Энергосбережение | Метки: Альтернативная энергетика, Энергосбережение

Теплообменник для зимней палатки своими руками

Сделать теплообменник для палатки своими руками не составит особого труда. Затраты на металл будут минимальными, самоделка окажется более выгодной, чем ее заводские аналоги. При изготовлении самоделки не требуется какая-то фантастическая точность в соблюдении габаритов – это не двухконтурный котел, а простейший самодельный теплообменник в палатку для отдыха и рыбалки в холодных зимних условиях.

Делать теплообменник для зимней палатки лучше всего из нержавеющей стали и алюминиевых трубок. Если нет ни того, ни другого, найдите любую тонкостенную металлическую трубу диаметром около 20 мм и листовое железо толщиной 1 мм. Также вам потребуется сварочный аппарат и дрель со сверлом по металлу подходящего диаметра. Сборка не займет у вас много времени, с монтажом можно справиться буквально за день.

Все размеры носят скорее рекомендательный характер, вы вполне можете что-то изменить специально для ваших нужд.

Подготовка теплообменных труб

Первая наша задача – соорудить непосредственно сам теплообменник по образу и подобию его жаротрубнного собрата. Для этого необходимо взять два прямоугольных отреза листового металла и наметить в нем отверстия под теплообменные трубки. Рекомендуем сделать три ряда в шахматном порядке – пять трубочек в верхнем и нижнем рядах, четыре трубки в среднем ряду. Самая сложная задача заключается в том, чтобы приварить трубки с двух сторон к двум листам металла.

Сборка корпуса

Далее собираем корпус из еще четырех отрезков. В верхней части делаем отверстие под дымоход. Его необходимо продумать так, чтобы дымоход легко снимался. Привариваем верхнюю крышку к нашему теплообменнику, по бокам привариваем боковые крышки. Пробовать обогревать зимнюю палатку еще рано – нужно сделать ножки.

Лучше всего, если ножки будут складными, но можно обойтись и без этого. Сделайте их из тонких металлических стержней (проволоки), отмеряя их длину не забудьте учесть высоту используемой плитки/горелки. Соответственно, нижняя часть нашего теплообменника для зимней палатки несплошная – здесь располагается вырез, в котором виднеются внутренние трубки. Именно через этот вырез пламя и жар будут проникать внутрь нашего агрегата.

Работа с электрической частью

Для работы теплообменника для зимней палатки потребуется хороший вентилятор. Мы рекомендуем взять производительный кулер диаметром 120 мм от стационарного компьютера. Такие кулеры обладают хорошей пропускной способностью и минимальным уровнем шума. Привариваем к задней части нашего теплообменника подходящий крепеж, прикручиваем вентилятор, припаиваем длинные проводники для подключения к аккумулятору (подойдет ШВВП 2х0,75).

Теперь все готово для запуска теплообменника. Размещаем его в зимней палатке, подсоединяем дымоход и выводим его наружу, снизу размещаем печку/горелку. Подключаем газовый баллон, поджигаем газ, включаем кулер и ждем разогрева. Пока не обгорит металл, возможен неприятный запах. Через 10-15 минут наш агрегат выйдет на рабочий режим – отрегулируйте температуру воздуха путем регулировки печки/горелки.

Принцип работы

Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.

В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел

При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки

К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.

Изготовление теплообменника своими руками

Чтобы сделать ТО самостоятельно, необходимо обладать определенными знаниями и навыками. Для начала стоит определить, какие требования должно выполнять оборудование, от этого зависит вариант устройства. Необходимо произвести расчет материалов и выполнить чертеж будущего ТО.Баня – место, где довольно часто возникает необходимость сделать самодельный теплообменник. Так как обычная печь с топкой нагревает ограниченный объем жидкости, может понадобиться водяной погружной витой ТО. Он предназначен для нагрева большего количества воды. В бак с нагретым теплоносителем опускается змеевик, через него проходит вода.Когда нужно поддерживать воду в баке в горячем состоянии, емкость при помощи двух труб подачи и обратки соединяется с нагревательным котлом.

Вода-вода

Для изготовления теплообменника вода-вода своими руками понадобится:

Емкость из нержавеющей стали высотой 50-60 см и диаметром 30-40 см. Можно использовать и обычную сталь, но она должна быть защищена прочным полимерным покрытием.
Крышка для бака.
Медная трубка около 10м. Длину берут из расчета: на каждый виток спирали диаметром 30 см уходит примерно 1 м трубки. Лучше взять с небольшим запасом.
Сварочный аппарат для нержавейки и пайки меди.
Средства защиты: перчатки, маска для сварки.

Делается крышка для бака и обеспечивается ее прочное герметичное крепление. Приваривать ее нельзя, т.к. она должна сниматься для возможности очистки внутренней части емкости. Самый удобный вариант крепления в этом случае – фланцевое. Его можно заказать сразу вместе с баком, или сделать самостоятельно. Количество отверстий рассчитывают с учетом расположения уплотнителя, обычно это 4 или 6 креплений.
Далее создается вход для холодной воды на дне емкости и выход для нагретой в верхней ее части в боковой стенке. В отверстия ввариваются резьбовые переходники для подсоединения трубопровода. Следует предусмотреть возможность съема конструкции для его промывки или ремонта.
Следующим этапом будет изготовление спирали из меди. Если трубка мягкая, она легко навивается с помощью оправки. Если же она жесткая, необходимо воспользоваться горелкой. На свободные концы навариваются фитинги. Они проводятся через отверстия на крышке

Важно следить за герметичностью пайки, т.к. к переходникам будет подсоединяться трубопровод для горячей воды.
Заключительным этапом будет сборка теплообменника

Для этого крышка со спиралью из медной трубы и резиновым уплотнителем накрывает бак. Фланцетные крепления затягиваются при помощи болтов. При этом необходимо следить, чтобы спираль находилась строго в середине емкости, не касаясь стенок. Иначе эффективность ТО сильно понизится.