Intercambiador de calor de aire de bricolaje en la chimenea: ejemplos de fabricación y consejos de los maestros
La productividad de una caldera, calefacción o estufa de baño se puede aumentar instalando un dispositivo simple y al mismo tiempo efectivo en la tubería: un intercambiador de calor. Sin embargo, para su trabajo productivo, debe conocer las características de diseño y las reglas para fabricar el dispositivo. ¿Estás de acuerdo?
Le diremos cómo hacer un intercambiador de calor en la chimenea con sus propias manos. Enumeramos qué modificaciones son adecuadas para el autoensamblaje, explicamos en qué se diferencia el modelo de aire del de agua. Teniendo en cuenta nuestras recomendaciones, puede aumentar significativamente la transferencia de calor de las unidades de calefacción.
El principio de funcionamiento del intercambiador de calor de aire.
El objetivo principal del intercambiador de calor es transferir energía de los productos de combustión en la chimenea al refrigerante, que es agua o aire. Los intercambiadores de calor instalados en chimeneas (esto se aplica a las modificaciones de agua) a menudo se denominan economizadores.
Estos dispositivos recogen y transfieren calor a la habitación, que simplemente se escapa a la atmósfera, de modo que la energía térmica generada por el horno se aprovecha al máximo. Además del agua corriente del grifo, a veces se utilizan otros líquidos: aceite o anticongelante.
En este sentido, todos los dispositivos se dividen en dos grandes categorías:
La elección de un tipo u otro depende de varios factores. Los más importantes son la configuración y el material de la chimenea, así como las características del propio dispositivo.
Diagrama de un intercambiador de calor de aire. Se considera menos eficiente que la contraparte líquida, pero tiene un diseño simple, lo que lo hace adecuado para la producción de bricolaje.
Veamos cómo funciona el modelo aéreo. El diseño del dispositivo es simple: un estuche duradero con un interior dividido. El papel de las particiones lo desempeñan placas o tubos, cuya función principal es ralentizar el movimiento de los gases calentados y dirigir el calor en la dirección correcta.
Algunas particiones (aletas) no están soldadas, sino que se hacen móviles. Al empujar hacia adentro o hacia afuera las placas de metal, puede ajustar la fuerza de tracción, lo que reduce o aumenta el rendimiento del calentador.
Los intercambiadores de calor de aire se llaman convectores, porque su trabajo se basa en el principio de convección. El aire frío de la habitación ingresa al dispositivo, donde su temperatura aumenta debido a la exposición a los gases de combustión calientes. En un estado calentado, se mueve más a través de otro orificio: regresa a la habitación o al sistema de calefacción.
Tipos de dispositivos para la chimenea.
Entre las variedades de aire, un intercambiador de calor tubular se considera un modelo tradicional para la producción propia, aunque hay muchas otras opciones.
Considere los tipos principales que son relevantes para la instalación en la chimenea de estufas de larga duración, estufas burguesas de pequeño tamaño y estufas mineras. El calor que convierten de la energía de los productos de combustión se llama seco.
Si representamos esquemáticamente la parte interna de los dispositivos, entonces puede tener las siguientes variaciones.
Tubos dispuestos horizontal o verticalmente soldados al cuerpo del horno. La disposición vertical es más eficiente, ya que el aire pasa mejor por los canales. Material de producción – acero.
Para soldar a las paredes, se pueden usar fragmentos de tuberías con un diámetro de 50 mm a 200 mm. Se cree que la forma de la sección, rectangular o redonda, es fundamentalmente poco importante.
Una tubería envuelta alrededor de la caja de fuego. Para una buena transferencia de calor, son suficientes 2-3 vueltas, que es mejor separar ligeramente para aumentar el área de calentamiento.
La productividad depende en gran medida de la diferencia en los niveles de entrada y salida de aire. La fuerza de tracción está determinada por la diferencia de temperatura, por lo que el agujero responsable de la valla a menudo se lleva al exterior.
Particiones en el interior del cuerpo. Una especie de laberinto está formado por placas de metal instaladas verticalmente. El espesor óptimo de las piezas es de 6 mm a 8 mm.
La entrada y la salida del ducto deben estar ubicadas frente al inicio y final del laberinto. Se instala una cubierta de metal y se suelda en la parte superior, lo que garantiza la estanqueidad de la caja.
Tubos que pasan por el horno.
Se debe crear un diseño integrado al ensamblar un horno casero, incluso antes de soldar las paredes. Los canales están dispuestos en paralelo, a cierta distancia entre sí. Sección transversal de la tubería – 50 mm o más
Con canales dispuestos verticalmente, el movimiento del aire es más intenso, por lo tanto, se incrementa el rendimiento del dispositivo. Pero en algunos casos, los dispositivos con tuberías horizontales o con particiones son apropiados. Cada uno de estos modelos es adecuado para la producción propia, si tiene habilidades de soldadura.
¿Qué material es mejor?
Al construir un intercambiador de calor, se utilizan piezas de metal: láminas galvanizadas, cilindros de gas, tuberías de varios diámetros, piezas en bruto de hierro fundido, etc. No se recomienda el hierro fundido porque, en comparación con el acero, es frágil y pesado, lo que dificulta su instalación en la chimenea.
La mejor opción es el acero austenítico. El acero inoxidable tolera fácilmente los choques térmicos, es resistente al daño mecánico y puede procesarse y soldarse de forma independiente.
Tabla de las principales características técnicas de los aceros austeníticos AISI. Puede ver cómo cambian las propiedades de los tipos de material 304 (304L) y 316 (316L) cuando se calientan
El acero galvanizado es inferior al acero aleado o austenítico, ya que no está diseñado para calentar. El régimen de alta temperatura conduce a la liberación de óxidos de zinc que son dañinos para la salud, por lo tanto, si se planea aumentar la temperatura en la chimenea a + 419,5 ºС, se debe abandonar el galvanizado. Es mejor comprar material caro pero seguro.
Opciones de fabricación de instrumentos de bricolaje
Ofrecemos varios proyectos fáciles de hacer usted mismo que, si lo desea, pueden fabricarse con piezas de metal utilizando herramientas eléctricas y de soldadura.
Vista general del intercambiador de calor del cilindro de gas
Si instala un dispositivo casero en una estufa de barriga, la eficiencia de calefacción en la habitación aumentará en un 30-40%. Cuanto menor sea el área del garaje o taller, mayor será la productividad del dispositivo.
Sugerimos considerar una opción que sea ideal para estufas pequeñas del tipo “estufa de barriga”, que se usan activamente para calentar garajes.
La chimenea de la estufa de barriga tiene una salida a la pared, por lo que el intercambiador de calor se monta directamente en la chimenea a una altura baja de la estufa – 20-30 cm Si el techo es alto, se puede elevar más alto o la salida se puede sacar
El cuerpo del dispositivo es un cilindro de gas propano que se limpia por dentro y por fuera, del cual se eliminan por completo los restos de gas y condensado. La parte superior del globo se deja en su lugar (está en la parte inferior), y la parte inferior se corta y se reemplaza con un disco de metal.
La cavidad interna está atravesada por tres tubos metálicos de 100 mm de diámetro. Están dispuestos en espiral ascendente y sus extremos van en diferentes direcciones. Puede usar tuberías con un diámetro mayor (110 mm), y las piezas con una sección transversal más pequeña darán menos calor
Antes de instalar las tuberías que pasan, corte dos agujeros para cada parte. Para decorar la parte superior se utiliza un disco redondo de metal, cortado al diámetro del cilindro y soldado herméticamente
Hacemos un intercambiador de calor en el tubo de la chimenea con nuestras propias manos: lo que se necesita para esto
Tales cualidades como la frugalidad y la economía son inherentes solo al hombre. Durante siglos, son ellos quienes han impulsado el progreso tecnológico y contribuido a la creación de dispositivos diseñados no solo para hacer la vida más fácil, sino también para aprovechar al máximo todos los recursos disponibles. El costo de calentar una casa se considera legítimamente el más alto. Y solo el intercambiador de calor en la tubería de la chimenea es una de las opciones más asequibles para ahorrar calor en un edificio privado con calefacción por estufa.
Para obtener el máximo calor del sistema del horno, puede instalar un intercambiador de calor de bricolaje en la chimenea
- 1 variedades
- 2 Intercambiador de calor líquido
- 3 Intercambiador de calor de aire
- 4 Características del intercambiador de calor en la tubería de la chimenea al baño.
- 5 Estufa de sauna con intercambiador de calor: ventajas y características de funcionamiento
- 6 Otras opciones duraderas y sencillas
Variedades
Hoy en día hay muchos tipos de tales dispositivos. Pero los más populares son:
- intercambiador de calor corrugado;
- intercambiador de calor equipado con un tanque de agua;
- un intercambiador de calor en forma de serpentín;
- intercambiador de calor de aire.
Según el tipo de refrigerante que circula dentro del dispositivo, todos los intercambiadores de calor se dividen en líquido y aire. Estos últimos son los más fáciles de fabricar, pero su eficiencia deja mucho que desear. Mientras que una chimenea con un intercambiador de calor, dentro del cual circula el agua, puede usarse como un sistema de calefacción completo para una pequeña cabaña, si conecta el suministro / retorno a los radiadores a la entrada / salida del dispositivo.
Cada artesano, creando un dispositivo útil para sus necesidades, aportó ideas personales para mejorar su diseño. La implementación del intercambiador de calor en la tubería de la chimenea según sus dibujos se realizó utilizando componentes tales como:
- registros de calefacción;
- coleccionistas;
- tanques metalicos:
- varias bobinas;
- radiadores para sistemas de calefacción domésticos;
- radiadores del sistema de refrigeración del motor del vehículo.
Intercambiador de calor líquido
El diseño estándar de este tipo de dispositivo parece una bobina de metal, que tiene una alta conductividad térmica. Para garantizar la seguridad y una mejor transferencia de calor, se coloca en una caja de metal y se aísla bien con aislamiento no combustible, que generalmente se usa como lana de basalto.
La instalación de la estructura se realiza en la sección de la chimenea. Los extremos de la bobina se sacan primero a través de la carcasa del intercambiador de calor y luego se conectan al sistema de calefacción. En su punto superior se coloca un vaso de expansión. Lo mejor es hacer una bobina de un tubo de cobre recocido. Por supuesto, también se puede usar un elemento de acero de este tipo, pero para lograr un efecto comparable, tendrá que crear una estructura 7 (!) Veces más grande en tamaño. Esto se debe a la mayor conductividad térmica del cobre.
La circulación natural del refrigerante a través del sistema ocurre de la siguiente manera: el líquido se calienta y, aumentando de volumen, sube a lo largo de la bobina. Luego fluye por gravedad a través de la tubería hacia el radiador de calefacción. El refrigerante frío que se encuentra allí se desplaza y, al ingresar a la bobina, se calienta nuevamente.
¡Importante! Para que el refrigerante circule por el sistema, es necesario calcular con precisión el diámetro y la longitud de la bobina, mantener los ángulos de inclinación tanto de suministro como de retorno, y mucho más.
Subestimar estos cálculos puede llevar a tristes consecuencias. El hecho de que el dispositivo no funcione no es tan malo. Mucho peor es la posibilidad de un golpe de ariete debido a la ebullición del refrigerante.
Algunos tipos de intercambiadores de calor son difíciles de hacer con sus propias manos para que su operación brinde el resultado deseado.
Este tipo de intercambiador de calor en la tubería de la chimenea tiene las siguientes desventajas:
- complejidad de cálculos y fabricación;
- la necesidad de un monitoreo constante de las condiciones de presión y temperatura en el sistema;
- mayor flujo de refrigerante: el líquido simplemente se evapora del tanque de expansión. Al usar agua en invierno, cuando el sistema no está en funcionamiento, se debe drenar el líquido;
- la temperatura de los gases de combustión desciende considerablemente. Y esto puede provocar una disminución de la tracción y una combustión incompleta del combustible utilizado.
Al mismo tiempo, una persona que solo tiene conocimientos de física de un curso de secundaria y tiene las habilidades para manejar una herramienta puede hacer un intercambiador de calor líquido para una chimenea con sus propias manos.
Intercambiador de calor de aire
Un dispositivo de este tipo consiste, por regla general, en una caja de metal, dentro de la cual se montan varias boquillas: entrada y salida. Su funcionamiento se basa en el principio de convección. El aire frío que ingresa a las tuberías se calienta y sale a la habitación calentada a través de la parte superior del intercambiador de calor. Esta solución técnica permite reducir el consumo de combustible de 2 a 3 veces sin reducir la eficiencia del dispositivo generador de calor.
Hacer un dispositivo de este tipo usted mismo no será difícil. Para hacer esto, necesitará tubos de metal de varios diámetros, una amoladora y una máquina de soldar.
Para la fabricación de un intercambiador de calor por aire se necesita una lámina de metal, tuberías de diferentes diámetros y un recipiente de hierro de un tamaño adecuado
Antes de comenzar, abastécete del siguiente material:
- un trozo de tubería con un diámetro de 50 milímetros;
- un tubo de 2,4 metros de largo con un diámetro de pulgada y cuarto;
- hoja de metal 350 × 350 × 1 (unidad de medida – milímetros);
- Una cubeta de 20 litros de aceite de motor o un recipiente metálico.
El procedimiento de fabricación es el siguiente:
- cortar círculos de una hoja de metal. Se utilizarán como piezas finales. Es necesario que su diámetro corresponda al valor de este parámetro de un recipiente previamente preparado;
- en el centro de cada círculo, corte un orificio para el tubo central de 50 mm;
- en ambas partes alrededor del orificio central, marque uniformemente los puntos donde corte 8 aberturas para segmentos de tubería con un diámetro de una pulgada y cuarto;
- corte este tubo en 8 piezas con un molinillo. Es decir, la longitud de cada tubo debe ser de 30 centímetros;
- con una máquina de soldar, fije un trozo de tubería con un diámetro de 50 milímetros al orificio central y a los orificios laterales, los elementos obtenidos en el paso anterior;
A la nota! Siguiendo la secuencia de acciones anterior, creará el núcleo del intercambiador de calor. La siguiente etapa es la fabricación de su cuerpo.
- corte el fondo del tanque de metal previamente preparado con un molinillo.
- en sus lados en el centro, corte un orificio con un diámetro igual a la sección transversal del tubo de la chimenea.
- mediante soldadura, fije accesorios de un tamaño adecuado a los orificios realizados.
- coloque el cuerpo hecho de acuerdo con este método en el núcleo y suéldelo.
- cubra el producto terminado con pintura resistente al calor.
- después de que la pintura se haya secado, instale el intercambiador de calor en la chimenea.
Características del intercambiador de calor en la tubería de la chimenea al baño.
Por diseño, dichos dispositivos se dividen en dos tipos: integrados y conectados a la tubería. La ejecución en la segunda versión se denominó intercambiador de calor tipo samovar.
Para el baño, se utilizan intercambiadores de calor, que no solo calientan la habitación, sino que también calientan el agua.
El intercambiador de calor incorporado incluye un pequeño tanque con una capacidad, generalmente de hasta 5 litros, instalado entre el horno y la carcasa del generador de calor. Debe excluirse por completo el contacto del dispositivo con una llama abierta. Un tanque está conectado al intercambiador de calor incorporado mediante tuberías, cuyo volumen puede alcanzar los 100 litros. Cuando la instalación de calefacción se calienta, el agua caliente sube por la tubería y el agua enfriada regresa al intercambiador de calor a través de otra tubería. Así, se mantiene la temperatura del agua requerida en el tanque externo.
Un intercambiador de calor tipo samovar no es más que un recipiente sellado que rodea la chimenea superior. Según los expertos, esta opción de calefacción es más preferible. Explican esto por el hecho de que durante el proceso de calentamiento, se utiliza el calor de los productos de combustión que se mueven a través de la chimenea. Y también es importante que si comparamos los volúmenes, entonces el valor de este parámetro del intercambiador de calor conectado a la tubería es mayor que el de un producto de tipo incorporado.
Estufa de sauna con intercambiador de calor: ventajas y características de funcionamiento
Destaquemos las principales ventajas de los hornos en baño con intercambiador de calor.
- Un sistema de baño de este diseño resuelve dos problemas a la vez: calienta las instalaciones del vestidor y la sala de vapor, y también calienta el agua.
- Se permite colocar el tanque en la habitación más cercana a la sala de vapor.
- A pesar del costo relativamente bajo de los hornos con un intercambiador de calor por tubería en un baño, se caracterizan por una larga vida útil debido al uso de materiales de alta calidad en la fabricación.
- Debido a que la cámara de combustión de un horno moderno está equipada con vidrio refractario, es posible disfrutar de las llamas y controlar el proceso de combustión.
- Sin pretensiones del sistema en el cuidado;
- Apariencia atractiva.
- Las pequeñas dimensiones de la estufa con un intercambiador de calor en la tubería del baño ayudan a ahorrar espacio en la sala de vapor.
- La potencia de dicho sistema es suficiente para calentar rápidamente la sala de vapor a la temperatura deseada.
Las cuestiones de seguridad para cada persona están en primer lugar. Este factor requiere que el sistema sea operado correctamente. Es imposible fijar las tuberías que conectan el tanque con otras partes de la estructura sin moverse a la pared, ya que sus parámetros lineales cambian cuando se calientan.
Consejo! El sellado de las conexiones roscadas de la estructura debe realizarse con juntas que puedan soportar altas temperaturas.
El volumen del tanque de agua debe seleccionarse teniendo en cuenta el hecho de que debe calentarse dentro de las dos horas posteriores al momento de la ignición en el horno de combustible. De lo contrario, el agua simplemente se convertirá en vapor.
La potencia del intercambiador de calor creado en la tubería de la chimenea al baño no debe afectar el funcionamiento del horno en sí. En este caso, el nivel de reducción de potencia permisible no debe exceder el 10%. Cuando el sistema se calienta a una temperatura alta, no se puede llenar con agua.
Otras opciones duraderas y sencillas
El diseño se consideró anteriormente cuando el serpentín del intercambiador de calor se coloca en una caja de metal. Pero hay un caso de uso simple y práctico para tal elemento. La chimenea está envuelta alrededor de un tubo de cobre. Se calienta todo el tiempo, por lo que la temperatura del aire que lo atraviesa aumenta notablemente en un corto período de tiempo. Tal espiral se suelda a la chimenea mediante soldadura semiautomática o un quemador de argón. El estaño utilizado como soldadura debe desengrasarse primero con ácido fosfórico. La conexión será duradera y confiable.
La rejilla alrededor de la chimenea llena de piedras también es una especie de intercambiador de calor.
Los artesanos del hogar a menudo crean un intercambiador de calor a partir de tubos corrugados. En este caso, la chimenea se envuelve con tres corrugaciones de aluminio. El aire presente en las tuberías se calentará desde las paredes de la chimenea, y el dueño de la casa solo tendrá que enviarlo a la habitación correcta. Para que la eliminación de calor sea más productiva, envuelva las espirales onduladas con film transparente.
En la sección de la chimenea que pasa por el ático, puede instalar un intercambiador de calor que funciona de la misma manera que las funciones de un horno tipo campana. El principio de funcionamiento de dicho sistema se basa en las leyes de la física: el aire calentado a alta temperatura sube y, cuando se enfría, cae. Esta opción es adecuada si la chimenea de la casa está hecha de metal, que se calienta más al nivel del segundo piso. El riesgo de quemaduras o incendios se reduce mediante el uso de una campana.
Para acumular calor, algunos artesanos del hogar instalan una rejilla con piedras alrededor de un intercambiador de calor de este tipo en la tubería y, al ennoblecer el soporte, brindan aún más comodidad a la habitación. Esta opción no solo calienta, sino que también calma. Y el principio de funcionamiento de este diseño no permite calentar tuberías por encima de 170 grados.
¡Importante! Se crea seguridad adicional por el hecho de que el lugar más caliente se encuentra cerca de la puerta.
La instalación de un intercambiador de calor en la chimenea le permitirá utilizar el calor de manera más racional. Pero, al adquirir un modelo específico de dicho dispositivo, es necesario seleccionar correctamente sus modos de funcionamiento y potencia. De lo contrario, corre el riesgo de violar las condiciones de funcionamiento de la propia unidad generadora de calor.
