Lo scambiatore di calore per il riscaldamento è il componente più importante di qualsiasi caldaia. La "vita" dell'unità di riscaldamento dipende dalle sue prestazioni. Diamo un'occhiata a quale scambiatore di calore per l'impianto di riscaldamento garantirà il funzionamento efficiente della caldaia e ne prolungherà la durata.
Quali sono gli aggregati di questa categoria?
Uno scambiatore di calore a piastre per il riscaldamento è un sistema tecnicamente complesso che trasferisce energia tra refrigerante caldo e freddo. In pratica per questo vengono utilizzati liquidi e vapori, meno spesso gas, basi solide.
In altre parole, uno scambiatore di calore per riscaldamento è un dispositivo che non dispone di una propria fonte di calore e la sua funzionalità è fornita dall'energia che proviene da un impianto di riscaldamento centralizzato. Cioè, una caldaia o una stufa non appartiene per definizione alle unità di questa categoria. Tuttavia, una panca o uno scudo che riflette il calore dei fumi della stufa possono essere considerati esempi di scambiatore di calore, poiché riscaldano l'aria nella stanza.
L'efficienza del trasferimento di potenza qui dipende da quanto segue:
- Differenze di temperatura tra gli ambienti (la presenza di una differenza significativa provoca un trasferimento di energia più impressionante).
- L'area di contatto dei singoli mezzi con uno scambiatore di calore.
- Indicatori di conducibilità termica dei materiali da costruzione.
Infatti uno scambiatore di calore per acqua calda da riscaldamento può essere rappresentato da qualsiasi tubo che serve per trasferire un particolare mezzo di lavoro, che abbia una temperatura diversa da quella dell'ambiente circostante.
Tipi
Uno dei criteri determinanti nella scelta di uno scambiatore di calore di un determinato piano non è solo la natura del liquido di raffreddamento, ma anche la sua qualità. Se si suppone l'uso di acqua addolcita o purificata chimicamente come mezzo di lavoro, è meglio dare la preferenza alle strutture a piastre brasate. Lo stesso vale per l'utilizzo di liquidi refrigeranti che non lasciano depositi sulle pareti della struttura, come alcol, freon o glicole etilenico.
Quando si tratta di punti di riscaldamento su larga scala, come le caldaie, qui puoi vedere molto spesso uno scambiatore di calore per l'acqua calda da un tipo di riscaldamento pieghevole. L'uso di tali soluzioni può essere spiegato dalla presenza di un ambiente di lavoro di bassa qualità, utilizzato nelle reti di riscaldamento centralizzato.
La semplicità del design delle unità lamellari pieghevoli contribuisce alla loro comoda manutenzione, in particolare al rapido smontaggio durantela necessità di rimuovere il calcare dai canali interni. Allo stesso tempo, anche artigiani inesperti possono sostituire le parti di un tale scambiatore di calore, siano esse flange o valvole.
Secondo il metodo di trasferimento dell'energia, vale la pena evidenziare la miscelazione e lo scambiatore di calore superficiale per il riscaldamento. Il primo opera secondo il principio della distribuzione dell'energia a diretto contatto tra i singoli vettori di calore. Il secondo tipo trasferisce energia attraverso le piastre senza contatto diretto tra i mezzi di lavoro.
Se è necessario utilizzare uno scambiatore di calore per il riscaldamento come elemento per il riscaldamento dell'acqua in una piscina o come refrigeratore in installazioni industriali, si consiglia di utilizzare a tale scopo unità a piastre e saldobrasate. Tali progetti consentono di ottenere rapidamente il trasferimento di calore più efficiente tra due fluidi.
Materiali
Uno scambiatore di calore per il riscaldamento di una casa può essere realizzato in piastre di acciaio o ghisa, collegate mediante saldatura con saldatura di rame o nichel. Le strutture brasate in rame sono comuni negli impianti di riscaldamento centralizzato. Allo stesso tempo, i sistemi, i cui elementi sono collegati tramite nichel, vengono utilizzati principalmente per soddisfare le esigenze delle aree industriali e, se necessario, lavorare con ambienti chimicamente aggressivi.
Ghisa
Dando la preferenza agli scambiatori di calore in ghisa, dovresti prestare attenzione ad alcuni punti:
- Peso sufficientemente impressionante chedeve essere preso in considerazione quando si sviluppa un progetto per la sistemazione di un locale caldaia. Per quanto riguarda l'introduzione di tali strutture nell'impianto di riscaldamento di una casa privata, quest'ultimo dovrebbe essere caratterizzato da un piccolo volume di sezioni, un numero minimo di canali da fumo utilizzati per spostare i prodotti della combustione.
- Le unità in ghisa si distinguono per la possibilità di trasporto componibile smontato, che diventa conveniente per l'installazione e la successiva manutenzione.
- Nonostante il peso, il materiale è piuttosto fragile. Pertanto, durante il trasporto e l'installazione, dovrebbero essere evitati impatti meccanici sugli elementi strutturali. Un altro pericolo è lo shock termico. Se un volume impressionante di fluido di lavoro freddo viene inserito bruscamente nell'unità che non si è raffreddata, le pareti dello scambiatore di calore potrebbero rompersi.
- La ghisa è suscettibile alla corrosione sia a umido che a secco. Il primo si forma a seguito dell'esposizione al materiale di condensa acida. Il secondo ricopre lentamente la superficie della struttura sotto forma di una pellicola di ruggine man mano che viene utilizzata. Poiché gli scambiatori di calore in ghisa per il riscaldamento di una casa privata hanno pareti spesse, questi processi possono richiedere molti anni.
- Tali sistemi si riscaldano a lungo, ma si raffreddano molto lentamente, il che riduce significativamente il consumo di carburante e aumenta l'efficienza del riscaldamento degli ambienti.
Acciaio
La presenza di un "cuore" d'acciaio non comporta un peso significativo del sistema. Pertanto, è spesso presente uno scambiatore di calore ad acqua per il riscaldamento realizzato con questo materialeutilizzato per servire grandi aree.
Per quanto riguarda la facilità di installazione della struttura in acciaio, l'assemblaggio finale, a differenza delle unità in ghisa, avviene in fabbrica. Il monoblocco in un unico pezzo è abbastanza difficile da portare in una stanza angusta. Inoltre, l'assemblaggio in fabbrica complica la riparazione e la manutenzione del sistema.
Lo scambiatore di calore in acciaio installato nel forno di riscaldamento, che ha subito gravi danni, è quasi impossibile da riportare in vita a casa. È necessario ricorrere allo smantellamento completo del sistema e inviarlo all'officina industriale per la riparazione, oppure eliminare la struttura sostituendola.
Allo stesso tempo, uno scambiatore di calore ad acqua per il riscaldamento in acciaio non teme né shock termici né notevoli sollecitazioni meccaniche. Il materiale ha un alto tasso di elasticità e quindi affronta bene gli sbalzi di temperatura. Tuttavia, l'esposizione prolungata al freddo o al caldo estremi può causare piccole crepe nelle saldature.
Se parliamo della capacità di resistere alla corrosione, lo scambiatore di calore in acciaio è soggetto solo a influenze elettrochimiche. Particolarmente rapidamente, in caso di contatto prolungato con fluidi aggressivi, le pareti sottili vengono corrose dalla ruggine. Allo stesso tempo, la durata del sistema può essere ridotta sistematicamente da 5 a 15 anni. Sulla base di ciò, i produttori spesso coprono le pareti interne degli scambiatori di calore in acciaio con ghisa.
I sistemi realizzati con questo materiale si riscaldano quasi istantaneamente e si raffreddano altrettanto rapidamente. Nonostante l'ovvia comodità, se necessarioriscaldamento rapido degli ambienti, questa proprietà ha un aspetto negativo, un lato negativo. Pertanto, l'effetto della fatica del metallo in alcune sezioni della struttura può causare danni minori.
Come calcolare lo scambiatore di calore?
I calcoli fai-da-te sono una delle domande più comuni dei consumatori. In effetti, è estremamente difficile far fronte a questo compito, poiché i produttori di scambiatori di calore cercano di nascondere i segreti dei propri sviluppi agli estranei, inclusi gli utenti.
A causa del motivo di cui sopra, diventa difficile scoprire il reale consumo energetico del trasferimento di calore. Se questo indicatore è deliberatamente basso, di conseguenza, l'efficienza dello scambiatore di calore sarà insufficiente per soddisfare le esigenze esistenti.
Per aumentare le prestazioni del sistema, spesso è necessario installare unità ingombranti. Tuttavia, per ridurre il numero di piastre dello scambiatore di calore utilizzate, è sufficiente utilizzare uno speciale programma di calcolo di cui dispone ogni serio produttore di apparecchiature di riscaldamento.
Scambiatori di calore per riscaldare con le tue mani
Come realizzare un design efficiente in grado di far fronte alle funzioni di trasferimento del calore con le tue mani? Per fare ciò è sufficiente tornare alla definizione tipica dei dispositivi di questa categoria. Si scopre che per assemblare un semplice scambiatore di calore è sufficiente prendere un tubo di metallodi una certa lunghezza, arrotolalo ad anello e mettilo in un contenitore pieno d'acqua.
Portando all'esterno l'uscita e l'ingresso del tubo, è possibile ottenere un design funzionale che riscalderà o raffredderà il fluido di lavoro, a seconda delle esigenze esistenti.
Scambiatore di calore a camicia d'acqua
Oltre al sistema a serpentina, puoi realizzare il tuo scambiatore di calore, noto come "camicia d'acqua". Tali sistemi funzionano sulla base del principio della distribuzione dell'energia tra più contenitori sigillati posti l'uno nell' altro.
Lo scambio termico secondo questo principio viene utilizzato con successo in caldaie a combustibile solido di piccole dimensioni. Nonostante la generale semplicità di progettazione, lo svantaggio di tali sistemi è la presenza di una pressione di esercizio relativamente bassa, per la quale queste unità sono progettate. Inoltre, la produzione di scambiatori di calore che funzionano secondo il principio della "camicia d'acqua" dovrebbe essere eseguita da un saldatore esperto. È piuttosto problematico progettare e assemblare un tale sistema da materiali improvvisati senza avere le competenze appropriate.
Scambiatore di calore a scheda tubiera
Probabilmente la più difficile di tutte le opzioni disponibili per l'autoproduzione è un sistema chiamato "tube board". Questa definizione è stata assegnata agli scambiatori di calore fatti in casa che contengono una notevole quantità di connessioni dei tubi in espansione.
Tali unità sono presentate sotto forma di tre contenitori sigillati. Due di essi sono posti su bordi opposti della struttura e collegaticonduttori metallici del mezzo di lavoro, che sono svasati alle estremità di tali vasi. Lo scambio di calore avviene nella terza parte centrale a causa del movimento del fluido di lavoro tra i serbatoi attraverso i tubi.
Ricerca di soluzioni alternative
Se non c'è modo di autoassemblare lo scambiatore di calore utilizzando i metodi di cui sopra, puoi provare a trovare i materiali per la fabbricazione del sistema futuro nel tuo armadio o in una discarica. Ad esempio, un vecchio scaldasalviette sarebbe un'ottima soluzione per creare un dispositivo a forma di bobina. Funzionerà anche qualsiasi radiatore domestico che non perda.
Per quanto riguarda l'utilizzo dei radiatori dei fornelli per auto, infatti, possono essere subito utilizzati come elemento riscaldante abbinando le singole unità ad adattatori per aumentare la superficie di scambio termico.
Un dispositivo efficace può essere creato sulla base di un vecchio scaldabagno. In questo caso, non devi nemmeno rifare quasi nulla.
Alla fine
Come puoi vedere, il principio di funzionamento degli scambiatori di calore è approssimativamente lo stesso ovunque. A seconda delle condizioni operative, tali unità possono funzionare sia per il riscaldamento che per il raffreddamento del mezzo di lavoro: gas, liquido o solido.
Nella scelta di una soluzione di fabbrica, molto dipende dai compiti assegnati allo scambiatore di calore e, nel caso di autoassemblaggio, dalla fantasia ingegneristica del maestro.
