DIY komínový výměník tepla: Jak si ho postavit sami

Účinnost kotle, topení nebo saunových kamen lze zvýšit instalací jednoduchého a zároveň účinného zařízení na potrubí – výměníku tepla. Pro jeho produktivní provoz však potřebujete znát konstrukční prvky a pravidla pro výrobu zařízení. souhlasíte?

Řekneme vám, jak vyrobit výměník tepla pro komín vlastníma rukama. Uvedeme, které úpravy jsou vhodné pro vlastní montáž a vysvětlíme, jak se liší model vzduchu od modelu vodního. S přihlédnutím k našim doporučením budete moci výrazně zvýšit tepelný výkon topných jednotek.

Princip činnosti vzduchového výměníku tepla

Hlavním účelem výměníku tepla je přenos energie ze spalin v komíně do chladicí kapaliny, kterou je voda nebo vzduch. Výměníky tepla instalované v komínech (to platí pro úpravy vody) se často nazývají ekonomizéry.

Tato zařízení shromažďují a předávají teplo do místnosti, které jde jednoduše do atmosféry, díky čemuž je tepelná energie generovaná pecí využita na maximum. Kromě běžné kohoutkové vody se někdy používají i jiné tekutiny – olej nebo nemrznoucí kapalina.

V tomto ohledu jsou všechna zařízení rozdělena do dvou velkých kategorií:

• vzduch;
• kapalina (voda).

Výběr jednoho nebo druhého typu závisí na několika faktorech. Nejdůležitější z nich jsou konfigurace a materiál komína, stejně jako vlastnosti samotného zařízení.

Schéma vzduchového výměníku. Je považován za méně účinný než jeho tekutý protějšek, ale má jednoduchý design, takže je vhodný pro kutily.

Pojďme se podívat, jak funguje model vzduchu. Design zařízení je jednoduchý: odolné tělo s přepaženým vnitřním prostorem. Roli přepážek hrají desky nebo trubky, jejichž hlavní funkcí je zpomalit pohyb ohřátých plynů a směrovat teplo správným směrem.

Některé přepážky (klapky) nejsou pájené, ale pohyblivé. Zatlačením/vytažením kovových plátů můžete regulovat sílu tahu a tím snížit nebo zvýšit výkon topného zařízení.

Vzduchové výměníky tepla se nazývají konvektory, protože jejich provoz je založen na principu konvekce. Studený vzduch z místnosti vstupuje do zařízení, kde se vlivem horkých spalin zvyšuje jeho teplota. Při zahřátí se pohybuje dalším otvorem dále – zpět do místnosti nebo do topného systému.

Typy komínových zařízení

Mezi odrůdami vzduchu je tradiční model pro vlastní výrobu považován za trubkový výměník tepla, i když existuje mnoho dalších možností.

Podívejme se na hlavní typy, které jsou relevantní pro instalaci na komín dlouho hořících kamen, malých kotlíkových kamen a kamen na odpadní olej. Teplo, které přeměňují z energie produktů spalování, se nazývá suché teplo.

Pokud si vnitřní část přístrojů představíme schematicky, může mít následující obměny.

Vodorovně nebo svisle umístěné trubky přivařené k tělesu topeniště. Vertikální uspořádání je efektivnější, protože vzduch lépe prochází kanály. Materiál výroby: ocel.

Pro přivaření ke stěnám lze použít úlomky potrubí o průměru 50 mm až 200 mm. Má se za to, že tvar průřezu – obdélníkový nebo kulatý – není zásadně důležitý

Trubka omotaná kolem topeniště. Pro dobrý přenos tepla stačí 2-3 otáčky, které je nejlepší mírně rozprostřít, aby se zvětšila plocha ohřevu.

Výkon závisí do značné míry na rozdílu úrovní přívodu a výstupu vzduchu. Síla tahu je určena rozdílem teplot, takže otvor zodpovědný za plot je často umístěn venku.

Příčky uvnitř pouzdra. Unikátní labyrint tvoří kovové desky instalované vertikálně. Optimální tloušťka dílů je od 6 mm do 8 mm.

Vstupní a výstupní otvory vzduchovodu musí být umístěny proti začátku a konci labyrintu. Nahoře je instalován a přivařen kovový kryt, který zajišťuje těsnost pouzdra.

Trubky procházející topeništěm.

Integrovaný design musí být vytvořen při montáži domácího sporáku, ještě před svařováním stěn. Kanály jsou umístěny paralelně, v určité vzdálenosti od sebe. Průřez potrubí – 50 mm a více

U vertikálně uspořádaných kanálů je pohyb vzduchu intenzivnější, a proto se zvyšuje produktivita zařízení. V některých případech jsou však vhodná zařízení s vodorovně umístěnými trubkami nebo s přepážkami. Každý z uvedených modelů je vhodný pro vlastní výrobu, pokud máte svářečské dovednosti.

Který materiál je lepší?

Při konstrukci výměníku se používají kovové díly – pozinkované plechy, plynové lahve, trubky různých průměrů, litinové přířezy atd. Nedoporučuje se používat litinu, protože ve srovnání s ocelí je křehká a těžká, což ztěžuje instalaci na komín.

Nejlepší možností je austenitická ocel. Nerezová ocel snadno odolává teplotním změnám, je odolná proti mechanickému poškození a lze ji samostatně zpracovávat a svařovat.

Tabulka hlavních technických charakteristik austenitických ocelí AISI. Je možné vysledovat, jak se vlastnosti materiálů typů 304 (304L) a 316 (316L) mění při zahřátí

Pozinkovaná ocel je horší než legovaná nebo austenitická ocel, protože není určena k ohřevu. Vysokoteplotní podmínky vedou k uvolňování zdraví škodlivých oxidů zinku, takže pokud plánujete zvýšit teplotu v komíně na + 419,5 ºС, měli byste se vyhnout zinkování. Je lepší koupit drahý, ale bezpečný materiál.

Možnosti výroby zařízení vlastníma rukama

Nabízíme několik snadno proveditelných projektů, které si můžete vyrobit sami z kovových dílů pomocí svářecího a elektrického nářadí.

Recenze plynového výměníku tepla

Pokud nainstalujete domácí zařízení na sporák, účinnost vytápění v místnosti se zvýší o 30-40%. Čím menší je plocha garáže nebo dílny, tím vyšší je produktivita zařízení.

Doporučujeme zvážit možnost, která je ideální pro malá kamna, jako jsou hrnce, které se aktivně používají k vytápění garáží.

Kouřovod kamen má vývod ve stěně, proto se výměník montuje přímo na kouřovod v malé výšce od kamen – 20-30 cm Pokud je strop vysoký, lze jej zvednout výše nebo vyvést vývod ven.

Tělo zařízení je zevnitř i zvenku vyčištěná propanová láhev, ze které byly zcela odstraněny veškeré zbytky plynu a kondenzátu. Horní část válce je ponechána na místě (je umístěna dole) a spodní část je odříznuta a nahrazena kovovým diskem.

Vnitřní dutinu protínají tři kovové trubky o průměru 100 mm. Jsou uspořádány ve vzestupné spirále, přičemž jejich konce se rozprostírají v různých směrech. Můžete použít trubky s větším průměrem (110 mm) a díly s menším průřezem budou produkovat méně tepla.

Před instalací trubek s průchozími otvory se pro každou část vyříznou dva otvory. K ozdobení horní části se používá kovový kruhový kotouč, nařezaný na průměr válce a hermeticky svařený

Vytápění v kamnech je ve venkovských domech stále široce používáno a existuje pro to mnoho důvodů. Toto topné zařízení vytápí dům lokálně, takže mnoho lidí předělává topnou jednotku instalací výměníku tepla dovnitř, který je napojen na systém ohřevu vody. Výměník tepla pro kamna si můžete koupit v obchodě nebo si jej vyrobit sami ze šrotu. Takto to bude levnější.

Účinnost výměníku tepla pro pec

Každé zařízení musí pracovat efektivně, to znamená plnit svou práci v maximální možné míře. Výměník tepla má jednu funkci – přenášet teplo z jednoho média do druhého. A čím více tepla a čím rychleji se přenese, tím lépe.

V případě výměníku pro varná nebo topná kamna je nutné instalovat takový typ, aby teplo z hořícího paliva rychle a ve velkém množství ohřívalo vodu, která se pohybuje potrubním systémem ohřevu vody.

Účinnost přenosu tepelné energie je ovlivněna třemi faktory:

1. Rozdíl teplot mezi dvěma prostředími, mezi kterými dochází k výměně tepla. Tady je: čím větší rozdíl, tím lépe.
2. Materiál, ze kterého je vyroben výměník tepla pro pec. Čím vyšší je tepelná vodivost materiálu, tím lépe.
3. Oblast výměny tepla. I zde platí přímo úměrný vztah: čím více, tím lépe.

První faktor je jednoduchý. Čím vyšší je spalné teplo paliva v topeništi a čím nižší je teplota chladicí kapaliny v systému ohřevu vody, tím vyšší je účinnost tepelné vodivosti výměníku tepla.

Například minimální teplota spalování palivového dřeva je +450⁰ a doutná při teplotě +300⁰. V tomto případě teplota vody ve vratném okruhu topného systému nepřekročí +60⁰. To znamená, že rozdíl teplot mezi oběma prostředími je zřejmý a je poměrně velký.

Druhý faktor je také velmi důležitý. Abyste ji stoprocentně uspokojili, musíte najít materiál s vysokou tepelnou vodivostí.

Typ materiálu	Tepelná vodivost, W/m K
ocel	45
litina	60
hliník	220
měď	390

Porovnáním těchto čtyř kovů můžeme jednoznačně říci, že měď je nejlepší volbou pro výměník tepla pece. Například nejběžnější výměník tepla se nazývá spirála. Je to trubka stočená do pružiny. Často se vyrábí z měděných trubek.

Další příklad správného výběru materiálu. Pokud je například teplotní rozdíl mezi dvěma prostředími 40-50⁰ a pro výrobu se používá trubka o průměru 20 mm, budete potřebovat:

Ale když je úkolem něco vyrobit sami, měli byste vždy přemýšlet o ekonomické variantě. Měď není v tomto ohledu nejlepší materiál. Vyberte si tedy jiný kov. Ihned je třeba poznamenat, že nestojí za to vyrábět výměník tepla z hliníku. Vysoké teploty spalování paliva v topeništi prostě nevydrží. Je na něj moc velká. Zařízení se jednoduše zdeformuje a může dokonce prasknout.

Konstrukce výměníků tepla pro topné pece

Konstrukčně jsou výměníky tepla dostupné v široké škále modelů. Existují zde složité návrhy a velmi jednoduché. Zde jsou některé z nich:

1. Skořápka a trubka. Je to velká trubka, do které je vložen svazek menších trubek. Uvnitř druhého jmenovaného se pohybuje kapalina, kterou je třeba zahřát. Mezi svazkem a velkým potrubím se pohybuje plyn nebo kapalina s vysokou teplotou.
2. Cívka. Může být také instalován do potrubí velkého průměru nebo jiného typu nádrže.
3. Trubka v potrubí, jinak známý jako vodní plášť.

Jedná se o typy výměníků tepla pro pece, které si můžete vyrobit sami. Pro tyto účely můžete použít hotové, použité zařízení. Například litinový nebo ocelový radiátor topení, ocelový vyhřívaný věšák na ručníky.

Konstrukce vyhřívaného věšáku na ručníky je nejlepší alternativou, pokud je výměník tepla instalován ve sporáku. Lze jej namontovat pod varnou desku. Tím zajistíte maximální ohřev trubek spotřebiče. Navíc je designová forma jednoduchá. Může být vyroben ručně z kulatých nebo obdélníkových ocelových trubek.

Návrhy kotlů pro vytápění a sporáky

Instalace výměníku tepla do běžného sporáku je obtížná a někdy prostě nemožná, protože se nejedná o kotel nebo nádrž. Proto se pro otopnou soustavu buduje buď samostatná pec, nebo kombinovaná. Poslední je design dva v jednom. To znamená, že v jedné troubě jsou dvě topeniště: jedno pro sporák a druhé pro výměník tepla.

Existují provedení s jedním topeništěm. V tomto případě je výměník tepla instalován ve speciální komoře, kterou se pohybují vysokoteplotní plyny oxidu uhelnatého. To znamená, že zařízení se nezahřívá od teploty ohně, ale od teploty plynů produkovaných spalováním paliva.

Pro sporák je to bezpečnější varianta. Je však obtížné jej postavit a vyžaduje přítomnost vysoce kvalifikovaného řemeslníka. Takto saunová kamna vlastníma rukama nesestavíte.

Velmi důležité je umístění instalace výměníku tepla. Pokud je pod varnou deskou, nemělo by být souvislé. Koneckonců, hlavní funkcí sporáku je vaření, což znamená, že plamen musí zahřívat varnou plochu. To znamená, že výměník tepla musí být ohnivzdorný. Proto by zde bylo vhodnější vyhřívané zařízení na věšák na ručníky.

Pokud je výměník tepla instalován na straně topeniště, pak na jeho tvaru nezáleží. Zde je důležité zvýšit jeho kontaktní plochu s horkým vzduchem uvnitř spalovací komory. Ideální by zde byla například cívka z malé trubky nebo trubkové mřížky.

Třetí možností je trubkový výměník tepla vyrobený ve formě stanu. To znamená, že jedna jeho část se nachází pod varnou deskou. Další dva jsou po stranách topeniště. Konstrukce není jednoduchá, ale s vysokou účinností přenosu tepla.

Jak vypočítat výkon a rozměry výměníku tepla pro pec

Existuje speciální vzorec, podle kterého můžete vypočítat kapacitu výměníku tepla. Poslední indikátor se rovná číslu získanému vynásobením plochy samotného zařízení a jeho specifického výkonu.

A pokud je vše s plochou jednoduché, pak je obtížné vypočítat specifický výkon. Zde bude nutné vzít v úvahu velké množství různých koeficientů a faktorů, které vytápění ovlivňují. Například jaké palivo bylo použito k vytápění, z jakého materiálu jsou kamna vyrobena, zda budou pracovat nepřetržitě nebo periodicky. V druhém případě to platí pro přístavby: lázně, garáže atd.

Varování! Nepřetěžujte sporák. Pokud je uvnitř instalováno velkoplošné teplosměnné zařízení, začne veškerou tepelnou energii stahovat směrem k sobě. Proto se má za to, že výměník tepla by měl odebírat 10 % energie z celkového tepla vyrobeného pecí.

Pokud například zděná pec vyrábí 10 kW tepelné energie ze spalování dřeva, pak by výměník tepla měl odebírat pouze 1 kW. Pokud například nainstalujete výměník tepla pod varnou desku, jeho konstrukce může být malá. Doslova dvě nebo tři otáčky nebo tři trubky o průměru 40-57 mm, spojené do jedné mřížky.

Výroba tepelného výměníku vlastníma rukama

Sestavení výměníku tepla pro pec vlastními rukama bude obtížné pro ty, kteří nevědí, jak používat svařovací stroj. Ale pokud máte nějaké dovednosti, můžete tento proces zvládnout.

Přestože existuje mnohem jednodušší možnost, nevyžaduje nic svařování ani použití výkresů. Jedná se o montáž běžného litinového radiátoru. I na to je ale potřeba se předem připravit.

Režijní materiál

Zde jich je několik:

• radiátor;
• dvě spojky se závity;
• kouřová páska.

Algoritmus sestavení

Pokud je použit radiátor topení, musí být vyčištěn a připraven. Ideální by bylo, kdyby bylo možné zařízení kompletně rozebrat. To vám umožní vyměnit těsnění mezi sekcemi a lépe vyčistit dutiny. Ale je to těžké, i když možné.

K tomu budete potřebovat speciální klíč, který se používá k odšroubování oboustranných spojek. Každá sekce je zevnitř vyčištěna od vodního kamene a usazenin soli. Spoje jsou kontrolovány na třísky a nepravidelnosti.

Těsnění lze zakoupit v železářství. Můžete si je ale vyrobit sami například z poranitu. Ten druhý dobře drží vysoké teploty. Ve výměníku tepla je lepší nepoužívat gumové manžety – vyhoří.

Pokud není možné radiátor topení demontovat, je nutné zkontrolovat jeho celistvost. Zvláštní pozornost věnujte kloubům. Postup:

• tři ze čtyř výstupních otvorů musí být uzavřeny záslepkami;
• dovnitř nalijte roztok kyseliny chlorovodíkové;
• udržujte zařízení v tomto stavu dva nebo tři dny;
• vylijte kyselinu;
• vypláchněte dutiny tekoucí vodou, nejlépe teplou.

Varování! Pokud radiátor nikam neteče, pak jej lze použít jako výměník pro varnou desku. Pokud se objeví netěsnosti, je lepší jej vyměnit za jiný nebo provést opravy s úplnou demontáží.

Dále je třeba připojit americké spojky k topnému zařízení, které bude následně připojeno k plastovým trubkám systému ohřevu vody. Spojky se zašroubují do závitových otvorů zátek pomocí kouřové pásky.

Něco málo o zásuvkách. Radiátor má dva typy: slepý a se závitovým otvorem. Musí být umístěny ve dvojicích diagonálně. To znamená, že jedna roleta je instalována dole a druhá na opačném konci nahoře. Zátky s otvory jsou namontovány ve dvou dalších volných kanálech.

Jak a kam nainstalovat

Ideálním místem pro instalaci litinového výměníku je samostatná komora, uzavřená od topeniště přepážkou o tloušťce půl cihly. Tato metoda řeší dva problémy najednou:

1. Litinové topné zařízení nepřichází do přímého kontaktu s plamenem ohně. To znamená, že vydrží dlouho a nikdy nepraskne z příliš vysokých teplot.
2. Chladicí kapalina uvnitř výměníku tepla se nikdy nebude vařit. Posledně jmenovaný jev je plný různých negativních důsledků. Zvláště negativně to ovlivní pryžová těsnění v připojovacích jednotkách systému ohřevu vody.

Zde můžeme také přidat snadnou opravu, pokud nastane potřeba. To znamená, že není nutné varnou desku rozebírat. Můžete otevřít horní kryt komory, odpojit spoje a vytáhnout litinový výměník tepla. Po opravě jej lze také snadno nainstalovat na své místo.

Varování! Pro zvýšení účinnosti přenosu tepelné energie z topeniště do komory s výměníkem ve zděné příčce je nutné ponechat mezi některými cihlami mezery.

Pokud je sporák již používán a je potřeba do jeho topeniště nainstalovat výměník tepla, musíte vážně zvážit jeho tvar a jeho rozměry. Je vysoká pravděpodobnost, že se radiátor do topeniště prostě nevejde nebo bude v přímém kontaktu s plamenem ohně. To není nejlepší možnost.

V tomto případě se doporučuje místo litinového topného zařízení použít topné zařízení z ocelových trubek. Ocel snadno odolává vysokým teplotám. Kromě toho jsou radiátory tohoto typu k dispozici v široké škále modelů, zejména co se týče velikostí. Nebude těžké najít něco, co odpovídá rozměrům topeniště. Odrůdu oceli lze navíc vždy upravit na požadované rozměry, například snížením počtu a délky trubek.

Byl zvažován nejjednodušší způsob, jak vyrobit výměník tepla pro sporák s vlastními rukama. Ve skutečnosti řemeslníci přišli s obrovským množstvím takových zařízení s různými tvary.

Je to tak, že každá možnost téměř vždy vyžaduje použití svářečských prací, které ne každý může provádět. V tomto ohledu je topný radiátor nebo vyhřívaný věšák na ručníky možností, kterou si můžete vyrobit sami, bez zapojení specialistů a bez jakýchkoli vážných dovedností.

Vážení čtenáři, pokud se někdo někdy pokoušel vyrobit výměník tepla vlastníma rukama, ať už pro sporák nebo pro jiné účely, zanechte své příběhy v komentářích. Budeme mít zájem se s nimi seznámit a diskutovat o nich. Pokud se vám článek líbil, sdílejte jej na sociálních sítích a uložte si jej do záložek.

Jevgenij Afanasjev Hlavní editor

Autor publikace 05.12.2023

Líbí se vám článek?
Šetřete, abyste neprohráli!