L'échangeur de chaleur pour le chauffage est le composant le plus important de toute chaudière. La "durée de vie" de l'unité de chauffage dépend de ses performances. Voyons quel échangeur de chaleur pour le système de chauffage assurera le fonctionnement efficace de la chaudière et prolongera sa durée de vie.
Quels sont les agrégats de cette catégorie ?
Un échangeur de chaleur à plaques pour le chauffage est un système techniquement complexe qui transfère l'énergie entre le liquide de refroidissement chaud et froid. En pratique, on utilise pour cela des liquides et des vapeurs, moins souvent des gaz, des bases solides.
En d'autres termes, un échangeur de chaleur pour le chauffage est un appareil qui ne possède pas sa propre source de chaleur et sa fonctionnalité est assurée par l'énergie provenant d'un système de chauffage centralisé. C'est-à-dire qu'une chaudière ou un poêle n'appartient pas aux unités de cette catégorie par définition. Cependant, un banc ou un écran qui reflète la chaleur des gaz de combustion du poêle peuvent être considérés comme des exemples d'échangeur de chaleur, car ils chauffent l'air de la pièce.
L'efficacité du transfert de puissance dépend ici des éléments suivants:
- Différences de température entre les environnements (la présence d'une différence significative provoque un transfert d'énergie plus impressionnant).
- La zone de contact des médias individuels avec un échangeur de chaleur.
- Indicateurs de conductivité thermique des matériaux de construction.
En fait, un échangeur de chaleur pour l'eau chaude provenant du chauffage peut être représenté par n'importe quel tuyau utilisé pour transférer un fluide de travail particulier, qui a une température différente de celle de l'espace environnant.
Types
L'un des critères déterminants lors du choix d'un échangeur de chaleur d'un certain plan n'est pas seulement la nature du liquide de refroidissement, mais également sa qualité. Si l'utilisation d'eau adoucie ou purifiée chimiquement est censée être utilisée comme milieu de travail, il est préférable de privilégier les structures en plaques brasées. Il en va de même pour l'utilisation de liquides de refroidissement qui ne laissent aucun dépôt sur les parois de la structure, comme l'alcool, le fréon ou l'éthylène glycol.
Quand il s'agit de points de chauffage à grande échelle, comme les chaufferies, on peut le plus souvent voir ici un échangeur de chaleur pour l'eau chaude à partir d'un type de chauffage pliable. L'utilisation de telles solutions s'explique par la présence d'un environnement de travail de mauvaise qualité, qui est utilisé dans les réseaux de chauffage centralisés.
La simplicité de conception des éléments lamellaires repliables contribue à leur facilité d'entretien, en particulier à leur démontage rapide pendantla nécessité d'éliminer le tartre des canaux internes. Dans le même temps, même des artisans inexpérimentés peuvent remplacer les pièces d'un tel échangeur de chaleur, qu'il s'agisse de brides ou de vannes.
Selon la méthode de transfert d'énergie, il convient de souligner le mélange et l'échangeur de chaleur de surface pour le chauffage. Le premier fonctionne selon le principe de la distribution d'énergie en contact direct entre caloporteurs individuels. Le deuxième type transfère l'énergie à travers les plaques sans contact direct entre les fluides de travail.
S'il est nécessaire d'utiliser un échangeur de chaleur pour le chauffage comme élément de chauffage de l'eau d'une piscine ou comme refroidisseur dans les installations industrielles, il est recommandé d'utiliser à cet effet des unités à plaques et brasées. De telles conceptions permettent d'obtenir rapidement le transfert de chaleur le plus efficace entre deux fluides.
Matériaux
Un échangeur de chaleur pour chauffer une maison peut être constitué de plaques d'acier ou de fonte, reliées par soudure avec de la soudure au cuivre ou au nickel. Les structures brasées au cuivre sont courantes dans les systèmes de chauffage centralisés. Dans le même temps, les systèmes dont les éléments sont connectés au nickel sont principalement utilisés pour répondre aux besoins des zones industrielles et, si nécessaire, pour travailler dans des environnements chimiquement agressifs.
Fonte
En privilégiant les échangeurs de chaleur en fonte, vous devez faire attention à quelques points:
- Poids suffisamment impressionnant pourdoit être pris en compte lors de l'élaboration d'un projet d'aménagement d'une chaufferie. Quant à l'introduction de telles structures dans le système de chauffage d'une maison privée, cette dernière doit se distinguer par un petit volume de sections, un nombre minimum de canaux de fumée utilisés pour déplacer les produits de combustion.
- Les unités en fonte se distinguent par la possibilité de transport en coupe sous forme démontée, ce qui devient pratique pour l'installation et la maintenance ultérieure.
- Malgré le poids, le matériau est assez fragile. Par conséquent, pendant le transport et l'installation, les impacts mécaniques sur les éléments structuraux doivent être évités. Un autre danger est le choc thermique. Si un volume impressionnant de fluide de travail froid est placé brusquement dans l'unité qui n'a pas refroidi, les parois de l'échangeur de chaleur peuvent se fissurer.
- La fonte est sensible à la fois à la corrosion humide et sèche. Le premier est formé à la suite d'une exposition au matériau de condensat acide. Le second recouvre lentement la surface de la structure sous la forme d'un film de rouille au fur et à mesure de son utilisation. Étant donné que les échangeurs de chaleur pour le chauffage d'une maison privée en fonte ont des parois épaisses, ces processus peuvent prendre de nombreuses années.
- Ces systèmes chauffent pendant longtemps, mais refroidissent extrêmement lentement, ce qui réduit considérablement la consommation de carburant et augmente l'efficacité du chauffage des locaux.
Acier
La présence d'un "cœur" en acier n'entraîne pas un alourdissement significatif du système. Par conséquent, un échangeur de chaleur à eau pour le chauffage fabriqué à partir de ce matériau est souventutilisé pour desservir de grandes surfaces.
Quant à la facilité d'installation de la structure en acier, l'assemblage final, contrairement aux unités en fonte, s'effectue en usine. Le monobloc monobloc est assez difficile à amener dans une pièce exiguë. De plus, le montage en usine complique la réparation et la maintenance du système.
L'échangeur de chaleur en acier installé dans le four de chauffage, qui a subi de graves dommages, est presque impossible à ramener à la vie à la maison. Il faut soit recourir au démontage complet du système et l'envoyer à l'atelier industriel pour réparation, soit se débarrasser de la structure en la remplaçant.
Dans le même temps, un échangeur de chaleur à eau pour le chauffage en acier ne craint ni les chocs thermiques ni les contraintes mécaniques importantes. Le matériau a un taux d'élasticité élevé et résiste donc bien aux changements brusques de température. Cependant, une exposition prolongée au froid ou à la chaleur extrême peut provoquer de petites fissures dans les soudures.
Si nous parlons de capacité à résister à la corrosion, l'échangeur de chaleur en acier n'est soumis qu'à des influences électrochimiques. Particulièrement rapidement, lors d'un contact prolongé avec des fluides agressifs, les parois minces sont corrodées par la rouille. Dans le même temps, la durée de vie du système peut être systématiquement réduite de 5 à 15 ans. Sur cette base, les fabricants recouvrent souvent les parois intérieures des échangeurs de chaleur en acier avec de la fonte.
Les systèmes fabriqués avec ce matériau chauffent presque instantanément et refroidissent tout aussi rapidement. Malgré la commodité évidente, si nécessaireChauffage rapide des locaux, ce bien a un bémol, un côté négatif. Ainsi, l'effet de fatigue du métal dans certaines sections de la structure peut entraîner des dommages mineurs.
Comment calculer l'échangeur de chaleur ?
Les calculs à faire soi-même sont l'une des questions les plus fréquemment posées par les consommateurs. En fait, il est extrêmement difficile de faire face à la tâche, car les fabricants d'échangeurs de chaleur tentent de cacher les secrets de leurs propres développements aux étrangers, y compris aux utilisateurs.
Pour la raison ci-dessus, il devient difficile de connaître la consommation d'énergie réelle du transfert de chaleur. Si cet indicateur est délibérément bas, l'efficacité de l'échangeur de chaleur sera donc insuffisante pour répondre aux besoins existants.
Pour augmenter les performances du système, il est souvent nécessaire d'installer des unités encombrantes. Cependant, afin de réduire le nombre de plaques d'échangeur de chaleur utilisées, il suffit d'utiliser un programme de calcul spécial dont dispose tout fabricant sérieux d'équipements de chauffage.
Échangeurs de chaleur pour chauffer de vos propres mains
Comment faire une conception efficace qui fera face aux fonctions de transfert de chaleur de vos propres mains ? Pour ce faire, il suffit de revenir à la définition typique des appareils de cette catégorie. Il s'avère que pour assembler un simple échangeur de chaleur, il suffit de prendre un tuyau métalliqueune certaine longueur, roulez-le en un anneau et placez-le dans un récipient rempli d'eau.
En amenant la sortie et l'entrée du tuyau à l'extérieur, il est possible d'obtenir une conception fonctionnelle qui chauffera ou refroidira le fluide de travail, selon le besoin existant.
Échangeur de chaleur à chemise d'eau
En plus du système serpentin, vous pouvez créer votre propre échangeur de chaleur, connu sous le nom de "veste d'eau". De tels systèmes fonctionnent sur la base du principe de la distribution d'énergie entre plusieurs conteneurs étanches placés les uns dans les autres.
L'échange de chaleur selon ce principe est utilisé avec succès dans les chaudières à combustible solide de petite taille. Malgré la simplicité générale de conception, l'inconvénient de tels systèmes est la présence d'une pression de fonctionnement relativement faible, pour laquelle ces unités sont conçues. De plus, la fabrication d'échangeurs de chaleur fonctionnant sur le principe de la « chemise d'eau » doit être réalisée par un soudeur expérimenté. Il est plutôt problématique de concevoir et d'assembler un tel système à partir de matériaux improvisés sans avoir les compétences appropriées.
Échangeur de chaleur à panneaux tubulaires
Probablement la plus difficile de toutes les options disponibles pour l'auto-fabrication est un système appelé "tube board". Cette définition a été attribuée aux échangeurs de chaleur faits maison qui contiennent une quantité importante de raccords de tuyaux en expansion.
Ces unités sont présentées sous la forme de trois conteneurs scellés. Deux d'entre eux sont placés sur les bords opposés de la structure et reliésconducteurs métalliques du milieu de travail, qui sont évasés aux extrémités de ces récipients. L'échange de chaleur est effectué dans la troisième - partie médiane - en raison du mouvement du fluide de travail liquide entre les réservoirs à travers les tuyaux.
Recherche de solutions alternatives
S'il n'y a aucun moyen d'auto-assembler l'échangeur de chaleur en utilisant les méthodes ci-dessus, vous pouvez essayer de trouver des matériaux pour la fabrication du futur système dans votre propre placard ou dans une décharge. Par exemple, un ancien sèche-serviettes chauffant serait une excellente solution pour créer un appareil sous forme de serpentin. Tout radiateur domestique qui ne fuit pas fonctionnera également.
Quant à l'utilisation des radiateurs des poêles de voiture, en fait, ils peuvent être immédiatement utilisés comme élément chauffant en combinant des unités individuelles avec des adaptateurs pour augmenter la zone d'échange de chaleur.
Un appareil efficace peut être créé sur la base d'un ancien chauffe-eau. Dans ce cas, vous n'avez même pas besoin de refaire presque quoi que ce soit.
À la fin
Comme vous pouvez le constater, le principe de fonctionnement des échangeurs de chaleur est à peu près le même partout. Selon les conditions de fonctionnement, ces unités peuvent fonctionner à la fois pour chauffer et pour refroidir le fluide de travail: gaz, liquide ou solide.
Lors du choix d'une solution d'usine, beaucoup dépend des tâches assignées à l'échangeur de chaleur et, dans le cas de l'auto-assemblage, de l'imagination technique du maître.
