Inštalácia vykurovacieho zariadenia vybaveného výmenníkom tepla môže byť užitočnou alternatívou k nákupu samostatného kotla na ohrev vody. Vďaka nemu môže byť kúpeľňa neustále zásobovaná teplou vodou a pri dodatočnom pripojení radiátora je možné dosiahnuť optimálny teplotný režim aj pri silných mrazoch.
Saunové kachle s výmenníkom tepla sú ideálnym riešením, ak sú parná miestnosť a umyváreň umiestnené oddelene. Využíva sa pri nich vysoký prenos tepla a zvýšená intenzita spaľovania paliva na ohrev vody na umývanie.
Princíp činnosti a konštrukcia výmenníkov tepla
Výmenníky tepla pre vane sú v podstate duté, utesnené nádoby na vodu. Môžu mať tvar špirály (register) umiestnenej v kúrenisku alebo utesnenej nádrže umiestnenej na stene pece či komíne.
Zariadenia na ohrev vody cirkulačného typu sú spojené potrubným systémom so zásobníkom teplej vody. Ich princíp činnosti je založený na cirkulácii tekutín v dôsledku prirodzenej konvekcie.
Prirodzená konvekcia kvapaliny nastáva, keď sa spodné vrstvy kvapaliny zahrejú, zosvetlia a stúpajú nahor, zatiaľ čo ťažšie a studené vrstvy klesajú nadol, na miesto ohrievaných.
Pre činnosť otvoreného systému cirkulácie kvapaliny (bez použitia cirkulačného čerpadla) musí byť priemer rúrok dodávajúcich vodu do zásobníka maximálne jeden palec, aby sa zabezpečila požadovaná obehová rýchlosť. Dĺžka potrubí od výmenníka tepla k zásobníku by nemala presiahnuť 3 metre. Táto dĺžka je často dostačujúca na presun zásobnej nádrže z parnej miestnosti do susednej miestnosti na umývanie.
Kapacita teplej vody je nastavená podľa zákonov prirodzenej konvekcie nad úrovňou výmenníka tepla.
Na zariadenie na ohrev vody sú zo vstupnej a výstupnej strany privarené dýzy so závitom na pripojenie cirkulačných potrubí spájajúcich zariadenie s nádržou.
Najčastejšie sa používa oceľová skladovacia nádrž s objemom 60 - 120 litrov, v závislosti od výkonu pece. Na akumulačnej nádrži je nainštalovaný odtokový ventil na umývanie a na obehovom potrubí studenej vody (dole) je odtokový ventil na vypúšťanie kvapaliny zo systému.
Dôležité! Špecialisti neodporúčajú inštalovať obehové čerpadlo do systémov ohrevu vody pre saunové kachle.
Odrody výmenníkov tepla
Bežne sa používajú nasledujúce typy zariadení:
Interiérové výmenníky
Najjednoduchšia možnosť vo forme špirály zabudovanej priamo do ohniska pece. Cieľom je aktívne využitie tepla generovaného palivom.
Vonkajšie výmenníky
- Nádrž na vodu na bočnej stene pece: Táto nádrž je namontovaná na vonkajšej bočnej stene pece. Vysoká teplota steny ohrieva nádrž prostredníctvom tepelného žiarenia. Táto voľba sa vyrába ľahšie ako interný výmenník tepla.
- Nádrž na vodu na komíne: Nádrž na vodu inštalovaná na komínovom potrubí je efektívnym spôsobom inštalácie výmenníka tepla. Vyžaduje si menej úsilia pri inštalácii a nezaberá veľa miesta v parnej miestnosti.
- Vonkajší prietokový ohrievač (ekonomizér): Jedná sa o malý prietokový ohrievač strednej kapacity (5 až 10 litrov), ktorý sa inštaluje na komín a spája sa so zásobníkom potrubným systémom. Toto je možno najlepší výmenník tepla z hľadiska inštalácie a použitia.
Kombinované modely
Tieto modely kombinujú špirálu zabudovanú do ohniska a externú nádrž na vodu inštalovanú na komínovom potrubí.
Materiály a výroba
Vnútorné výmenníky tepla (registre) vo forme mriežky v tvare L sú vyrobené z ohýbaných oceľových, liatinových alebo medených hladkostenných rúr s priemerom 40-50 mm.
Nádrže na vodu sú vyrobené z rezaného a zváraného oceľového plechu s hrúbkou presahujúcou 2,5 mm.
Najobľúbenejším materiálom na výrobu zariadení na ohrev vody je nehrdzavejúca oceľ, pretože je to cenovo dostupný kov s vysokou teplotnou odolnosťou.
Pozor! Pri výrobe tepelných vykurovacích zariadení tohto typu sa neodporúča používať pozinkovanú oceľ, pretože pri teplote nad 200 stupňov Celzia sa zinok začína odparovať.
Nevýhody liatinových jednotiek spočívajú v ich krehkosti a hmotnosti, zatiaľ čo meď je drahšia a má nedostatočnú tepelnú odolnosť.
Výhody a nevýhody rôznych typov výmenníkov tepla
| Typ výmenníka | Výhody | Nevýhody |
|---|---|---|
| Interiérový | Vysoká rýchlosť ohrevu chladiacej kvapaliny vďaka priamemu kontaktu so spaľovacou zónou. | Nízka účinnosť spaľovania paliva (necelých 50%), vyššia spotreba paliva pri zahrievaní parnej miestnosti. |
| Vonkajší (na stene pece) | Ohrieva sa pomalšie, ale odvádza teplo zo steny kúreniska. | Znižuje celkovú účinnosť systému. Nádrž umiestnená na stene pece vyžaduje neustále dopĺňanie studenej vody, možnosť popálenia pri dotyku. |
| Vonkajší (na komíne) | Zvyšuje účinnosť spaľovania paliva v peci až o 60% ochladením horúcich plynov prechádzajúcich komínom, skracuje dobu ohrevu parnej miestnosti a potrebu paliva. | Potreba dopĺňať studenú vodu pri vriacej vode v nádrži. |
| Vonkajší prietokový (ekonomizér) | Voda v nádrži dosiahne potrebnú teplotu na umývanie počas ohrevu parnej miestnosti, čo predstavuje najlepšiu možnosť pre vane. | |
| Kombinované modely | Kombinujú výhody vnútorných a vonkajších typov. | Zahŕňajú nevýhody jednotlivých typov, dnes nie sú veľmi populárne. |
Svojpomocná výroba výmenníka tepla
Výmenník tepla je možné vyrobiť z kovu s hrúbkou najmenej 2,5 mm alebo z rúrok ohnutých do tvaru hada alebo špirály.
Nádržka na vodu sa umiestňuje nad úrovňou potrubia na cirkuláciu vody. Tieto prvky sú potom navzájom spojené potrubím: horným a spodným okruhom.
Na vypustenie vody (pri preplachovaní systému alebo pri dlhodobom odstavení v zime) sa do spätného okruhu v najnižšom bode potrubia pridáva kohútik.
Inštalácia a testovanie
Inštalácia výmenníka tepla na saunovej peci si vyžaduje kvalitné spojenie všetkých prvkov a tesnosť zvarových švov. Samotný výmenník tepla je možné skontrolovať stlačeným vzduchom ponorením do vody. Po montáži je potrebné skontrolovať tesnosť spojov celého systému.
Vnútorné konštrukcie sa umiestňujú vo vnútri ohniska pece pozdĺž jeho obrysu tak, aby neboli v zóne maximálnej teploty plameňa a horúcich plynov, čím sa zabezpečí dlhšia životnosť prístroja.
Vonkajšie jednotky sa inštalujú na bočnú stenu pece tak, aby nezasahovali do používania pece.
Vonkajšie, vrátane prietokových (ekonomizérov), sa inštalujú priamo na komínové potrubie a obklopujú ho v kruhu.
Dôležité aspekty inštalácie
Pri výrobe výmenníka tepla a zásobníka je najlepšie ich tvar a veľkosť voliť v porovnaní s rúrami od renomovaných výrobcov podobného výkonu, pretože tieto pece prešli nevyhnutnými výkonnostnými testami.
Odporúčané pravidlá pre inštaláciu výmenníka tepla
- Objem nádrže: Musí zodpovedať výkonu pece. Veľká nádrž pre malú pec sa nestihne zohriať, malá nádrž pre veľkú pec môže viesť k nadmernému teplu a hydraulickému zaťaženiu.
- Blízkosť k peci: Veľké nádrže sa odporúča inštalovať čo najbližšie k zariadeniu pece.
- Optimálny pomer: Pomer výmenníka tepla k saunovej peci by mal byť približne 10%, čo by malo ísť na ohrev teplej vody.
- Upevnenie potrubí: Nemalo by sa vykonávať pomocou pevných konštrukcií, pretože kovové časti sa pri vysokých teplotách rozťahujú, čo môže viesť k deformácii.
- Tesnenie spojov: Spoje medzi rúrkami a inými konštrukčnými prvkami musia byť dobre utesnené pomocou vysokoteplotného tmelu.
- Cirkulácia vody: Ak sa nepoužíva čerpadlo, odporúča sa inštalovať potrubie so sklonom až päť stupňov a výmenník tepla nad pecou pre optimálny pohyb vody.
- Inštalačné poradie: Najprv sa montuje nádrž na vodu, potom potrubie.
- Odtokový ventil: Je potrebné zabezpečiť inštaláciu odtokového ventilu v spodnej časti systému na vypúšťanie prebytočnej vody.
- Kontrola naplnenia nádrže: Nádrž musí byť často kontrolovaná, aby sa zabezpečilo, že je plná. Prázdna nádrž pri zahrievaní pece je nebezpečná.
Pozor! Pri pripájaní nádrže k potrubiu a výmenníku tepla sa odporúča použiť flexibilné hadice z nehrdzavejúcej ocele, napríklad plynové.
Výmenník tepla pre komín
Vykurovacie zariadenia, ktoré využívajú spaľovanie paliva, nemôžu fungovať bez dymovodu. Spaliny opúšťajúce potrubie však odvádzajú veľké množstvo tepla. Aby sa tento nedostatok napravil, je možné do komína nainštalovať výmenník tepla.
Výmenník tepla má duté teleso s výstupným a vstupným potrubím. Vo vnútri krytu je inštalované tzv. brzdové zariadenie určené pre spaliny, napríklad systém tlmičov s výrezmi namontovanými na nápravách. Tieto prvky sa môžu otáčať a vytvárať tak kľukatý plynový kanál rôznych dĺžok. Nastavením polohy tlmičov je možné zvoliť optimálny pomer prenosu tepla a ťahu v komíne.
Vzduchové výmenníky tepla
Vzduchový výmenník tepla funguje na princípe konvekcie. Studený vzduch z miestnosti vstupuje do zariadenia, kde sa vplyvom horúcich spalín jeho teplota zvyšuje. Ohriaty vzduch sa potom vypúšťa späť do miestnosti alebo do vykurovacieho systému.
Vzduchové výmenníky tepla sa nazývajú konvektory.
Typy vzduchových výmenníkov tepla
- Rúrkové výmenníky: Horizontálne alebo vertikálne umiestnené rúry privarené k telesu ohniska. Vertikálne usporiadanie je efektívnejšie.
- Rúrka omotaná okolo ohniska: Pre dobrý prenos tepla stačia 2-3 otáčky, ale je lepšie ich mierne posunúť od seba.
- Priečky vo vnútri krytu: Kovové platne inštalované vertikálne tvoria labyrint.
- Rúry prechádzajúce cez ohnisko: Kanály sú umiestnené paralelne v určitej vzdialenosti od seba.
Pri výrobe výmenníka tepla sa používajú kovové časti - pozinkované plechy, plynové fľaše, rúry rôznych priemerov, liatinové polotovary a pod. Najlepšou možnosťou je austenitická oceľ, ktorá dobre znáša tepelné zmeny a je odolná voči mechanickému poškodeniu.
Výroba výmenníka tepla z plynovej fľaše
Domáce zariadenie z plynovej fľaše, ak je nainštalované na sporák, môže zvýšiť účinnosť vykurovania v miestnosti o 30-40%. Je ideálne pre malé kachle typu „kanónové kachle“ používané na vykurovanie garáží.
Domáci vzduchový konvektor
Tento model je vyrobený výlučne z oceľových častí. Ide o výmenník tepla, ktorý je približne 1,5-krát väčší ako komín. Konštrukcia je valec s rúrkami usporiadanými kolmo na komínové potrubie.
Na prácu budete potrebovať:
- Oceľová rúrka s priemerom 30 mm (na výrobu 8 rovnakých častí).
- Úlomok rúry 50 mm (pre centrálny kanál).
- Plech s hrúbkou 2 mm (na výrobu 2 okrúhlych dosiek a puzdra).
- 20 litrová plechovka od farby (na komínový adaptér).
- Nástroj na rezanie a zváranie kovu.
Krb zdarma na zimu 😱! Každý dům ho potřebuje, ale nikdo ho nedělá
Výmenník tepla komínového vzduchu je užitočná konštrukcia, ktorá umožňuje zvýšiť účinnosť vykurovacích zariadení, znížiť spotrebu paliva a tým šetriť náklady na vykurovanie.
Výber a inštalácia doskových výmenníkov tepla
Správne fungovanie výmenníka v inštalácii začína jeho správnym výberom. Je potrebné zohľadniť nielen menovitý výkon (kW), ale predovšetkým plochu výmeny tepla. Vhodný model by mal byť mierne naddimenzovaný.
Nálepka s údajmi obsahuje šípky naznačujúce protiprúdové pripojenie. Pre maximálnu účinnosť je potrebné, aby médiá vymenínika prúdili opačnými smermi (v súlade so šípkami). Pripojenie bez dodržania zásady protiprúdu spôsobí neefektívnu prevádzku.
Jeden kanál je určený pre stranu vykurovania (kotol, krb, tepelné čerpadlo alebo solárny panel). Pri značke Nordic Tec nezáleží na tom, ktorý kanál pre ktorý systém použijete.
Montáž a údržba
- Upevnenie: Výmenník by mal byť stabilne upevnený na stene pomocou špeciálnych držiakov. Upevnenie by malo byť prispôsobené hmotnosti výmenníka spolu s médiámi.
- Poloha: Výmenník by mal byť namontovaný vo vertikálnej polohe (na výšku). Horizontálna montáž môže spôsobiť problémy s odvzdušnením a znížiť účinnosť.
- Filtre: Odporúča sa inštalovať filtre pred výmenníkom na oboch stranách, aby sa zabránilo upchatiu.
- Guľové ventily: Odporúča sa montovať guľové ventily po oboch stranách výmenníka, aby bolo možné v prípade potreby zariadenie odpojiť.
- Teplomery: Ich prítomnosť na oboch stranách umožňuje priebežne hodnotiť účinnosť výmeny tepla.
- Tepelná izolácia: Odporúčaná, ale nie nevyhnutná, ak je prioritou nižšia cena.
- Údržba: Je potrebné pravidelne čistiť výmenník (raz ročne v systémoch ÚK, raz za poldruha roka v systémoch TÚV).