Кухонный теплообменник — это устройство, которое передает тепловую энергию от горючего топлива нагретому теплоносителю, находящемуся в цепи, изолированной от внешней среды. Таким образом, общая энергоэффективность значительно повышается, поскольку через дымоход буквально уходит меньше тепловой энергии. Обычно это стальная или медная конструкция, сваренная из труб, внутри которой циркулирует теплоноситель & mdash; вода или антифриз. Рекуператор находится в непосредственном контакте либо со стенками топки, либо с продуктами горения в дымоходе, другая половина находится в закрытых помещениях.
Практически каждая печь, за исключением электрической печи, представляет собой конструкцию, в которой тепловая энергия вырабатывается путем сжигания топлива. Эта энергия нагревает стены из кирпича или сварного металла и нагревает воздух в доме. Эффективность довольно низкая, так как значительное количество тепла уходит в дымоход вместе с оксидом углерода. Однако можно увеличить тепловую мощность, оснастив печь теплообменником.
Как работает теплообменник?
Движение жидкости внутри трубок основано на известных законах физики, в частности, на законе теплового расширения. Нагретая жидкость расширяется, плотность и масса жидкости уменьшаются, и теплоноситель течет вверх по трубке. Охлажденный хладагент сжимается и конденсируется, так что под действием силы тяжести он стекает вниз к детали в топке.
Когда жидкость проходит через раскаленную печь, она контактирует со стенками и нагревается, затем выходит через трубу наружу и отдает тепло в комнату в виде излучения, а воздух нагревается конвекцией. Охлажденный теплоноситель возвращается в отапливаемое помещение, снова собирая там тепло и отдавая его в помещение. Использование плиты с теплообменником позволяет значительно повысить КПД и снизить суточное потребление угля или дров.
Виды теплообменников для печи
Все теплообменники в печах делятся на две основные группы:
Внешний тип & mdash; представляет собой резервуар, наполненный теплоносителем (чаще всего водой), внутри которого проходит дымоход с раскаленными продуктами сгорания. Дымовой газ, проходя через резервуар, нагревает теплоноситель, а затем после остывания отводится наружу;
Внутренний тип & mdash; состоит из спиральной трубы или трубчатого регистра, встроенного в стены или потолок камеры сгорания.
Каждая из этих конструкций имеет свои достоинства и недостатки.Печь с внешним теплообменником или «самоварного» типа более эффективна, поскольку теплообмен происходит за счет выхлопных газов, которые в противном случае просто выбрасывались бы через дымоход. Однако такая конструкция достаточно сложна в реализации, требует точных расчетов и знания законов движения воздуха. Внутренний теплообменник намного проще в установке и не требует особых расчетов. Однако следует помнить, что очистить или отремонтировать трубу, которая установлена в корпусе электрокаменки, в случае протечки практически невозможно.
Материалы для теплообменника
Теплообменники печи изготавливаются из различных материалов. Выбор зависит от финансовых ограничений владельца и предпочтительного дизайна.
Труба металлопластиковая & mdash; крайне плохой выбор. Помимо того, что у него очень низкий коэффициент теплопередачи, следует помнить, что при нагревании пластик выделяет вредные фенольные соединения. Ни в коем случае нельзя использовать металлопластиковые трубы там, где температура нагрева может превышать 200 градусов.
Медная труба & mdash; отличный вариант. Коэффициент теплопроводности меди очень высокий, этот материал отлично передает тепло теплоносителю и не препятствует нагреву воздуха. К сожалению, медная труба стоит недешево и потому доступна не каждому.
Труба стальная & mdash; самый популярный материал. В идеале он должен быть изготовлен из аустенитной (пищевой) нержавеющей стали, очень прочной и совершенно безвредной при нагревании. Оцинкованные трубы использовать нельзя из-за активного испарения цинка при высоких температурах.
Часто по экономическим причинам теплообменники для плит изготавливают из старых чугунных батарей, б / у полотенцесушителей, автомобильных обогревателей и т. Д. Условие: для организации естественной циркуляции воды длина одной «струны»; не должна превышать 3 м, а площадь поперечного сечения труб не должна быть меньше дюйма.
Монтаж печи с внутренним теплообменником
Для изготовления печи с теплообменником своими руками чаще всего выбирают схему внутренней планировки за ее простоту. Практика показывает, что теплопередача более эффективна, если змеевик размещен не в топочной камере, а в толщине стенки топки. Казалось бы, внутри топки, где температура выше, чем в стене, теплоноситель должен лучше нагреваться. Но на самом деле объяснение довольно простое.
Змеевик, расположенный внутри камеры, получает тепловую энергию непосредственно от пламени, благодаря чему на стенках остается меньше тепла, а излишки продолжают уходить в дымоход. Если нагретая среда соприкасается со стенками, больше энергии используется для нагрева камеры сгорания, и, таким образом, нагреватель работает более эффективно. Вытяжная зона расположена над нагревателем, но немного сбоку, чтобы более прохладный воздух имел доступ к теплообменнику.
Простая схема наружного теплообменника
Для обеспечения максимальной разницы температур между холодной и горячей частями устройства наиболее подходит колокольный дымоход. Внутри помещается достаточно большой сосуд, наполненный водой для обогрева. Горячий дымовой газ находится в верхней части колпака и нагревает резервуар, а при охлаждении опускается в нижнюю часть, а затем вытекает наружу. Такое расположение позволяет наиболее эффективно использовать тепловую энергию, получаемую при сжигании древесины или угля.
Для облегчения нагрева жидкости бак выполнен в виде ряда широких труб, соединенных в одну петлю. Несколько вертикально установленных труб & mdash; максимально простая и практичная конструкция, также не требующая дорогих материалов. Теплообменник из аустенитной (пищевой) нержавеющей стали выдерживает достаточно высокие температуры без изменения характеристик и создает прочные, долговечные швы при сварке.
Дымоход закрытый с теплообменником & mdash; лучший вариант для второго или мансардного пола с подогревом. Конструкция вытяжки представляет собой вертикальный цилиндр над плитой, а трубки теплообменника выходят еще выше — & mdash; до первого этажа дома. Летний домик с дымоходом полностью прогреется не более чем за час.
Особенности конструкции теплообменника
Дизайнерское решение напрямую зависит от планировки дымохода. Чем больше поверхность, контактирующая с горячим воздухом, тем активнее процесс нагрева, поэтому наиболее распространены формы & mdash; многоламповый регистр или спиральная катушка. Выходная часть устройства выполнена аналогичным образом, но часто из эстетических соображений помещается в цилиндрический или прямоугольный корпус. Чтобы плита с пластинчатым теплообменником прослужила долго и обеспечивала качественный обогрев помещения, следует соблюдать некоторые общие правила:
- Внутренние диаметры элементов ни в коем случае не должны быть меньше дюйма, иначе вода будет активно закипать в узких местах, препятствуя циркуляции;
- Толщина стенок труб в обогреваемой части должна быть не менее 3 мм во избежание прожигания металла со временем;
- Между стенкой печи и теплообменником необходимо оставить зазор примерно 10 ° 15 мм для компенсации теплового расширения труб;
- Если в качестве теплоносителя используется вода, необходимо иметь возможность промывать трубы изнутри для удаления известкового налета.
При соблюдении этих простых правил теплообменник проработает несколько десятков лет.
