Scambiatore di calore ad aria per camino fai da te: esempi di realizzazione e consigli degli artigiani

È possibile aumentare la produttività del funzionamento della caldaia, della stufa per riscaldamento o della sauna installando sul tubo un dispositivo semplice ma efficace: uno scambiatore di calore. Tuttavia, per un suo funzionamento produttivo, è necessario conoscere le caratteristiche costruttive e le regole di fabbricazione del dispositivo. È d'accordo?

Noi Le spiegheremo come realizzare uno scambiatore di calore per camino fai da te. Elencheremo quali modifiche sono adatte per l'installazione autonoma, spiegheremo in cosa il modello ad aria si differenzia da quello ad acqua. Tenendo conto dei nostri consigli, Lei potrà aumentare notevolmente la resa termica degli apparecchi di riscaldamento.

Principio di funzionamento dello scambiatore di calore ad aria

Lo scopo principale dello scambiatore di calore è trasferire l'energia dai prodotti della combustione nel camino al fluido termovettore, che può essere acqua o aria. Gli scambiatori di calore installati nei camini (questo vale per le modifiche ad acqua) vengono spesso chiamati economizzatori.

Questi dispositivi raccolgono e trasferiscono all'ambiente il calore che altrimenti andrebbe disperso nell'atmosfera, grazie a ciò l'energia termica prodotta dalla stufa viene utilizzata al massimo. Oltre alla normale acqua di rubinetto, talvolta si utilizzano altri liquidi: olio o antigelo.

Di conseguenza, tutti i dispositivi si dividono in due grandi categorie:

• ad aria;
• liquidi (ad acqua).

La scelta dell'uno o dell'altro tipo dipende da diversi fattori. I più importanti sono la configurazione e il materiale del camino, nonché le caratteristiche del dispositivo stesso.

Schema dello scambiatore di calore ad aria. È considerato meno efficiente della controparte liquida, ma ha una struttura semplice, che lo rende adatto per la fabbricazione fai da te.

Analizziamo come funziona il modello ad aria. La struttura del dispositivo è semplice: un robusto involucro con spazio interno suddiviso. I divisori sono costituiti da piastre o tubi, la cui funzione principale è rallentare il movimento dei gas caldi e incanalare il calore nella giusta direzione.

Alcuni divisori (valvole) non vengono saldati, ma resi mobili. Tramite l'inserimento/estrazione delle piastre metalliche è possibile regolare la forza di tiraggio, riducendo o aumentando così la produttività dell'apparecchio di riscaldamento.

Gli scambiatori di calore ad aria sono chiamati convettori, poiché il principio del loro funzionamento si basa sulla convezione. L'aria fredda dall'ambiente entra all'interno del dispositivo, dove la sua temperatura aumenta a causa dell'azione dei gas caldi di combustione. Una volta riscaldata, si muove attraverso un'altra apertura verso l'ambiente o l'impianto di riscaldamento.

Tipi di dispositivi per camino

Tra le varianti ad aria, il modello tradizionale per la costruzione fai-da-te è lo scambiatore di calore tubolare, sebbene esistano molte altre opzioni.

Consideriamo le tipologie principali che sono attuali per l'installazione sul camino di stufe a combustione lunga, stufe di piccole dimensioni, stufe a olio esausto. Il calore che esse trasformano dall'energia dei prodotti della combustione viene definito secco.

Se si rappresenta schematicamente la parte interna dei dispositivi, essa può avere le seguenti varianti.

Tubi disposti orizzontalmente o verticalmente, saldati al corpo del focolare. La disposizione verticale è più efficiente poiché l'aria passa meglio attraverso i canali. Materiale di fabbricazione: acciaio.

Per la saldatura alle pareti si possono utilizzare frammenti di tubi con diametro da 50 mm a 200 mm. Si ritiene che la forma della sezione trasversale – rettangolare o circolare – non sia sostanzialmente importante.

Tubo avvolto attorno al focolare. Per una buona cessione di calore sono sufficienti 2-3 spire, che è meglio distanziare leggermente per aumentare la superficie di riscaldamento.

Le prestazioni dipendono in gran parte dalla differenza di livello tra ingresso e uscita dell'aria. La forza di tiraggio è determinata dalla differenza di temperatura, quindi l'apertura per la presa d'aria viene spesso portata all'esterno.

Setti all'interno del corpo. Un peculiare labirinto è formato da piastre metalliche installate verticalmente. Lo spessore ottimale dei componenti va da 6 mm a 8 mm.

Le aperture di ingresso e uscita del condotto dell'aria devono trovarsi di fronte all'inizio e alla fine del labirinto. Sopra viene installato e saldato un coperchio metallico che garantisce la tenuta del corpo.

Tubi che attraversano il focolare.

La struttura integrata deve essere realizzata durante l'assemblaggio della stufa fai-da-te, prima ancora che le pareti vengano saldate. I canali sono disposti parallelamente, a una certa distanza l'uno dall'altro. La sezione dei tubi è di 50 mm o più.

Con i canali disposti verticalmente, il movimento dell'aria è più intenso, quindi le prestazioni dell'apparecchio sono aumentate. Ma in alcuni casi sono adatti dispositivi con tubi orizzontali o con divisori. Ciascuno dei modelli elencati è adatto per la costruzione fai-da-te, se si hanno competenze di saldatura.

Quale materiale è migliore?

Per la realizzazione dello scambiatore di calore si utilizzano componenti metallici: lamiere zincate, bombole di gas, tubi di vario diametro, pezzi grezzi in ghisa, ecc. Si sconsiglia l'uso della ghisa, poiché rispetto all'acciaio è fragile e pesante, il che ne rende difficile l'installazione sul camino.

L'opzione ottimale è l'acciaio austenitico. L'acciaio inossidabile sopporta facilmente gli sbalzi termici, è resistente ai danni meccanici, è lavorabile e saldabile autonomamente.

Tabella delle principali caratteristiche tecniche degli acciai austenitici AISI. Si può osservare come cambiano le proprietà dei materiali dei tipi 304 (304L) e 316 (316L) durante il riscaldamento.

L'acciaio zincato è inferiore all'acciaio legato o austenitico, poiché non è progettato per il riscaldamento. Le alte temperature provocano il rilascio di ossidi di zinco, dannosi per la salute, quindi se si prevede un aumento della temperatura nel camino fino a +419,5 ºC, è meglio evitare la zincatura. È preferibile acquistare un materiale costoso ma sicuro.

Varianti di realizzazione degli apparecchi fai da te

Proponiamo diversi progetti semplici da realizzare autonomamente, che, volendo, possono essere realizzati con parti metalliche mediante saldatura e utensili elettrici.

Panoramica dello scambiatore di calore da bombola di gas

Se si installa un dispositivo fatto in casa su una stufa a legna, l'efficienza del riscaldamento nell'ambiente aumenterà del 30-40%. Minore è la superficie del garage o dell'officina, maggiore sarà la produttività del dispositivo.

Proponiamo di considerare una variante ideale per piccole stufe del tipo 'buržujka', ampiamente utilizzate per il riscaldamento dei garage.

Nel complesso, da una bombola di gas si ottiene uno scambiatore di calore abbastanza compatto ed efficiente per una stufa che riscalda un piccolo ambiente. Per aumentare ulteriormente l'efficienza del riscaldamento senza modificare radicalmente il progetto, si possono installare ventilatori sui tubi e aumentare il numero di tubi a 4-5.

Panoramica fotografica dell'economizzatore Feringer

Come esempio per la realizzazione si possono prendere i modelli di fabbrica dei produttori più noti. Ad esempio, l'azienda Feringer, famosa per la produzione di stufe, offre canne fumarie già pronte, che di fatto sono scambiatori di calore.

Esaminiamo modelli di costruzione semplice. Tutti i componenti di cui sono composti possono essere realizzati da soli.

L'idea principale che si può trarre dai modelli avanzati di Feringer – l'utilizzo di quattro tubi invece di uno. Se la stufa è già installata in un garage o in un ripostiglio, rimuoviamo una parte del camino, installiamo al suo posto un economizzatore a quattro tubi – e la temperatura nell'ambiente aumenta immediatamente di diversi gradi.

Convettore ad aria fai da te

Il modello proposto è realizzato interamente in acciaio. Si tratta di uno scambiatore di calore che, per dimensioni, è circa 1,5 volte più voluminoso del camino.

Esso consiste in un tamburo con tubi disposti perpendicolarmente al tubo di evacuazione dei fumi. L'acciaio inossidabile non è stato scelto a caso: sopporta facilmente le alte temperature, si pulisce bene e non si brucia.

Per il lavoro saranno necessari:

• tubo di acciaio del diametro di 30 mm (per realizzare 8 pezzi uguali);
• frammento di tubo da 50 mm (per il canale centrale);
• lamiera metallica spessa 2 mm (per la realizzazione di 2 piastre circolari e un involucro);
• barattolo di vernice da 20 litri (per l'adattatore per la canna fumaria).

È inoltre necessario preparare l'attrezzatura per tagliare e saldare il metallo.

Questa è una delle migliori opzioni di scambiatore di calore ad aria per il camino di una stufa da garage o di un ripostiglio. La struttura può essere semplificata saldando dei divisori metallici al posto dei tubi, ma il principio di funzionamento rimane lo stesso: l'aria calda proveniente dal camino fungerà da fonte aggiuntiva di calore per l'ambiente.

Alla procedura di fabbricazione diretta del camino per stufa a legna è dedicato l'articolo che vi consigliamo. È meglio dotare il tubo di scarico dei fumi di uno scambiatore di calore già durante la sua realizzazione.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Alcuni video consigliati aiuteranno a comprendere meglio la struttura e il principio di funzionamento dello scambiatore di calore artigianale.

Video #1. Consigli per la realizzazione del modello con tubi:

Video #2. Modello in lamiera ondulata di alluminio:

Video #3. Versione semplice con materiali di recupero:

Come vede, per aumentare il rendimento della stufa in garage, ripostiglio o sauna, non è necessario spendere per apparecchi costosi, ma si può realizzare un dispositivo efficace con le proprie mani. Per il lavoro sono necessarie competenze nella lavorazione dei metalli e uno schema di montaggio approssimativo.

Lei sa come realizzare un originale scambiatore di calore da installare sul camino con le proprie mani? Sono sorte domande durante la consultazione delle informazioni presentate o ha informazioni utili per i visitatori del sito e per noi? Scriva, per favore, commenti nel blocco sottostante.