Теплообменник для охлаждения своими руками

Грунтовый теплообменник своими руками – изготовление

Грунтовый теплообменник своими руками – изготовление

Есть несколько разновидностей грунтовых теплообменников способы использоваться на данный момент. Возможность обустройства собственноручно, прекрасная эффективность, а еще конструктивная простота сделала такой тип вентиляции самым популярным в обустройстве частного дома.

На данный момент на 100% известно, что на территории всех СНГ стран температура земли на глубине примерно 2 метра остается почти неизменной.

На протяжении целого года примерная температура земли составляет +11 градусов. Малые изменения наблюдается в зависимости от региона, но они просто не больше +2 градусов.

Общие сведения

Описание системы

Установка теплообменников грунтового типа подразумевает под собой применении такой даровой энергии. Получается, весной/летом эта вентиляция будет делать воздух холодным внутри помещения, а в зимнее время, наоборот, подогревать его. Более того, дополнительное тепло помогает сберечь температуру, которая будет создаваться за счет остальных элементов обогревания. На данный момент грунтовой обменник тепла чаще всего применяют вместе с рекуператором. Это теплообменное устройство, которое требуется для нагревания прохладного воздуха благодаря вытяжному теплу. Более того, в его систему входят фильтры, вентиляторы, трубопровод и нагревательное устройство.

Применение системы

Подобная схема грунтового теплового обменника дает возможность получать воздух из земли уже несколько нагретым, что помогает экономить определенное количество энергии, которое уйдет на работу рекуператора. Наличие подобной системы воздуха для нагревания помогает еще и сэкономить электрическую энергию и рекуператорную конструкцию. В таком случае будет иметься в виде, что внутри трубопровода не будет появляться конденсат, потому что температурный уровень воздуха, который будет идти по трубам, будет постоянно примерно одинаковой. Проблема с конденсатом может появиться лишь в том случае, когда в работе будет включаться рекуператор, но при этом в него будет попадать изначально холодный и морозный воздух.

Воздействия климата на вентиляцию

Эффективность устройства для вентиляции очень сильно будет зависеть от климатических особенностей, которые наблюдаются в регионе. Если говорить про климат на территории стран, то установка теплового обменника помогает в подогревании или охлаждении воздуха примерно от +6 до +21 градусов. Коэффициент полезного действия самой системы будет в полной мере зависеть от того, насколько большая температурная разница между воздухом или грунтом. Чем больше будет разница, тем эффективнее будет система. Из-за такого эффекта устройство для вентиляции помещения будет эффективным средством и летом, и зимой. При жаре система помогает обеспечивать уменьшение температуры с +31 до +21 градусов. В морозное время года температура способна увеличиваться с -20 градусов до нуля.

При расчете устройства для вентиляции следует брать во внимание и то, что осенью и весной воздействие такой вентиляции на температуру почти отсутствует. Это будет обусловлено тем, что температурный уровень воздуха и земли очень близкие по назначению, из-за чего воздушный обмен сильно замедляется. В определенных случаях такая система может вообще работать при отрицательном режиме. Например, температура в комнате будет равна +12 градусов, а наличие устройства уменьшит ее до +8 градусов. Если брать во внимание такой факт, требуется обустроить грунтовое устройство своими руками так, чтобы его можно отключить или даже перекрывать для идеального прохождения воздуха.

Главные виды системы

Сейчас известно о двух типах системы – бесканальный и трубный грунтовый теплообменник для отопления. при обустройство первого типа системы будет использоваться слой подземного типа, через который сможет просачиваться воздух. Трубный тип имеет в виду наличие труб для установки грунтового устройства, по которым будет идти воздух. Они должны быть уложены еще и под землей. Эти два типа объединяет то, что основной отводящий канал обязательно должен быть соединен с вентиляционной системой. Основным требованием, о котором важно помнить, будет то, что в системе должен быть механизм, который позволяет перескакивать между обоими режимами. При первом будет применен прямой воздушный приток с улицы, при втором рабочем режиме будет применен тепловой обменник.

Теплообменник канального типа

При выборе между грунтовыми воздушными тепловыми обменниками для частных домов лучше выбирать именно такой вариант. Он, естественно, требует куда больше средств и времени, но еще и будет более эффективным. Для того, чтобы сделать такой тип вентиляции, требуется укладывать систему труб в траншею, которая подготовлена в земле. В среднем же длина труб будет равна от 15 до 50 метров. Подбор будет зависеть от площади и возможностей. Тут требуется помнить о том, что трубы для теплообменника грунтовочного типа могут поворачиваться, потому что это почти не воздействует на движение воздуха. Более того, чем длиннее получится система, тем лучше она будет работать, что тоже важно учесть. Обустройство короткого устройства нецелесообразно.

Подбор труб для укладки

Как уже было оговорено ранее, для эффективного применения система она должна быть большой длины. Если площадь участка вокруг строения позволяет, то можно укладывать лишь одну трубу по периметру дома. если площадь ограничена, можно использовать параллельную укладку, и диаметр труб для нормальной работы системы должен быть от 20 до 25 см. Прекрасный выбор – полипропиленовые трубы, и при выполнении расчетов грунтового устройства требуется знать еще и о том, что можно улучшать процесс теплового обмена, если уменьшать толщину стенок и увеличивать их площадь. Исходя из такого можно применять гофрированный материал. В этом случае тепло совсем не будет застаиваться в системе грунта, и еще крайне важно обустраивать наклон системы примерно на 2%. Маленький уклон в таком случае необходимый, чтобы конденсат, который образуется в жаркую погоду, смог стекать без проблем.

Сток и остальные системные элементы

Для того, чтобы эффективно убирать конденсат из системы, требуется оборудовать трубопровод не просто уклоном, а еще создавать маленькое отверстие на нижней трубной отметке. Для стока жидкости требуется обустроить колодец дренажного типа или делать вывод в землю. Если на участке будет наблюдаться низкий уровень грунтовой воды, требуется обустройство подушки из песка для системы. Конец трубы, который будет расположен на участке, должен иметь фильтр. Кроме того, он должен быть поставлен выше уровня снега, который выпадет в зимнее время. При обустройство теплового обменника собственноручно требуется знать, что если в регионе снег – редкое явление, то высота трубы, которая будет выступать над поверхностью земли, должна быть не меньше 1.5 метров.

Это требуется сделать в роли защиты от радона – почвенного радиоактивного газа.

На конец трубы должен быть установлен заборник воздуха. Этот элемент еще должен иметь фильтр и прочную металлическую сетку. Конец трубы должен быть поставлен и защищен так, чтобы в него не попадали осадки, листочки, а еще не могли попадать никакие птицы, животные и прочее. Если есть возможность, то такой элемент устанавливают как можно дальше от всех источников, которые способы воздействовать на качество воздуха, и минимальное удаление – 10 метров.

Бесканальная разновидность

Для того, чтобы собственноручно обустраивать такой тип теплового обменника, требуется выкапывать углубление, протяженность которого должна быть 3-4 метра, а глубина 0.8 метра. Более того, такой котлован должен быть наполнен посредством гравия, а сверху прикрыт пенобетонным покрытием. Эта конструкция требуется для того, чтобы температура внутри котлована не отличается от температуры грунта на углублении до 5 метров. После того, как этот этап будет пройден, требуется обустраивать вывод трубы, по которой будет проходить воздух. Что касательно изготовления такой трубы, то этот процесс ничем не будет отличаться от изготовления его в прошлом варианте. Естественно, вторая труба должна соединять особый теплообменный слой котлована и вентиляцию частного дома. после этого воздушная циркуляция начнется по самой простой схеме, и более того, воздух будет не просто увлажняться, а еще и очищаться. Исходя из этого можно утверждать, что бесканальный тип куда лучше в плане фильтрации, а трубный лучше для охлаждения/подогрева.

Системные особенности

Воздушный грунтовый теплообменник гравийного типа характеризуется тем, что он нуждается в восстановлении своих функций. Более того, устанавливать его запрещено в тех местах, где есть воздействие внешних нагрузок, например, в месте проезда транспорта. Еще одна особенность будет заключаться в том, что если гравий, который нужен для укладки, не промывать, то после обустройства системы и начала воздушной циркуляции в помещении может появиться неприятный затхлый аромат. Та же проблема появляется и в том случае, если слой гравия намокает из-за осадков или подъема грунтовых вод.

Минусы

Если повредить поверхностный слой этого обменника, то это приведет к уменьшению его эффективности, а еще к возможному насыщению влаги. Все это будет требовать проведения ремонтных работ. При обустройстве своими руками именно этого устройства следует знать то, что слой гравия является и теплообменным пунктом, и препятствием для прохождения воздуха. Из-за этого в системе нужна установить дополнительный источник для нагнетания воздуха – вентилятор с большой мощностью (несколько сот Ватт). Естественно, что это лишние траты на покупку и монтаж, и на дальнейшую оплату по счетам. И-за этого требуется тщательно проводить расчет системы, и добавим, что расчеты жидкостного теплового обменника немного проще, чем у гравийного, хотя его обустройства и конструкция куда сложнее.

Безмембранный тип

На сегодняшний день появились такие виды грунтовых устройств, а именно безмембранные. Они представляют собой комбинацию из двух старых типов систем. Основной сутью такого устройства будет то, что требуется смонтировать ровный слой полимерных плит поверх идеально ровного гравийного слоя.

Установка системы

Плиты требуется смонтировать на ножках, которые будут опираться на слой гравия. Получается, что воздух будет двигаться не сквозь гравийного слоя, как при бесканальном типе, а между слоем гравия и плит. Особенное преимущество в том, что применять такой тепловой обменник можно на протяжении длительного времени без регенерации слоя гравия. Обычный слой гравия может работать по 12 часов, а после требуется 12 часов «отдыха». При таком отдыхе слой гравия будет забирать тепло у грунта, чтобы после передать его в вентиляцию. При применении плит такие рамки сильно упрощаются.

Еще одним отличием ГТО без мембран заключается в том, что будет отсутствовать сильное препятствие воздушной циркуляции.

При бесканальном виде обменнике гравий будет являться естественным препятствием потоку воздуха, из-за этого потребуется оборудовать систему дополнительным вентилятором. Основной проблемой применения такого теплового обменника для вентиляции будет то, что система не сплошная, а потому использовать ее в полной мере запрещено в тех регионах, где наблюдается повышенный уровень грунтовых вод, или имеется шанс того, что систему затопит осадками.

Источник

Простая и удобная технология изготовления миниатюрных теплообменников для водяного охлаждения электроники (системные блоки компьютеров)

Водяное охлаждение, несмотря на относительную сложность и меньшую мобильность, имеет ряд преимуществ по сравнению с обдувом воздухом. Для применения в электронной технике, в основном это большая тепловая эффективность, отсутствие или радикально меньший шум (вентиляторы), компактные размеры теплообменников для съема тепла, возможность удобного выноса «отдающего» теплообменника за пределы корпуса (помещения, здания) устройства.

В продаже имеются, как уже готовые наборы-конструкторы, позволяющие заменить штатные вентиляторы системного блока банками-шлангами-насосами, так и компоненты этих систем по отдельности. Здесь, приведена технология простого и удобного изготовления, пожалуй, самого дорогостоящего и сложного элемента – теплообменника — для съема тепла. Технология позволяет в домашних условиях, без доступа к станочному оборудованию сделать эффективный миниатюрный плоский теплообменник. Подготовка к пайке и сама пайка весьма просты. Точной подгонки мелких деталей не требуется. Конфигурация теплообменника может быть легко приспособлена к текущей задаче. Облегчены и требования к материалам – не требуется массивной болванки из медного сплава, достаточно пластинки, толщиной в несколько миллиметров.

Что потребовалось для работы.

Набор слесарного инструмента, обязательно ножницы по металлу, ножовка. Пригодился ювелирный лобзик с принадлежностями, но можно и обойтись. Разметочный инструмент, небольшие тиски. Для пайки применялась небольшая газовая горелка.

Заготовки железок – листовая медь, латунь. Трубки соответствующего диаметра. Шлифовальная шкурка, припой, флюс для горелочной пайки.

Здесь показано изготовление комплекта теплообменников для системного блока персонального компьютера (процессор, видеокарта). Размеры теплообменников диктовались креплениями штатных радиаторов с обдувом – трофейные крепления максимально использовались в новой конструкции. Конфигурация патрубков определялась удобством соединения шлангами. Исходя из диаметра присоединительных патрубков у циркуляционного насоса, диаметр шлангов принят 10 мм.

В качестве основы теплообменника – прилегающей к ЧИПу подошвы, использована латунная пластина 2,5мм толщиной. Из нее, после разметки, ножовкой по металлу выпилены две прямоугольных заготовки. Торцы заготовок выровнены напильником, острые грани притуплены. Несколькими номерами мелкой шкурки, обработаны плоскости заготовок. Сторона, имеющая минимум царапин назначается внешней – к ЧИПу, ее лучше пометить спиртовым фломастером.

Все остальные части теплообменников, вполне допустимо выполнять из металла значительно более тонкого – практически фольги. При жестком объемном монтаже пайкой, конструкция получается очень прочная и надежная. Здесь, применена листовая латунь толщиной 0,2мм. Исходя из диаметра соединительных шлангов и патрубков, высота теплообменника принята 10 мм. В теплообменнике процессора, высота 11-12мм, была обусловлена применяемым креплением. В теплообменнике ЧИПа видеокарты, входной патрубок удобно было сделать в плоском торце. Отверстие в ленте было размечено циркулем-балеринкой и выпилено ювелирным лобзиком пилочкой №6. Остальные отверстия для патрубков в плоских крышках делаются так же.

Сами патрубки выполнены из кусочков медной хромированной трубки от старой сантехники.
После тщательной зачистки (для пайки), латунная лента для низких боковых стенок сворачивается этакой улиткой на трубочке-заготовке патрубка. Затем из нее формуется улитка теплообменника, так, чтобы в начале и конце ее, было достаточно места для патрубков и стенки не смыкались слишком сильно и не выступали за края подошвы. Количеством оборотов, можно в некоторой степени регулировать количество тепла, переданное теплоносителю (воде). В целом, действуем интуитивно понятным образом – чем больше площадь, требующая охлаждения и чем больше она греется, тем больше витков требуется.

При пайке применялся «водопроводный» флюс для пайки горелкой медных труб. Он предназначен для безсвинцового припоя олово-медь, но преотлично работает и с обычным оловянно-свинцовым, что очень кстати – последний в половину дешевле. Вероятно, можно воспользоваться и жидкими неорганическими флюсами, той же «паяльной кислотой» (хлористый цинк). Канифоль и флюсы на ее основе применять для пайки открытым пламенем не следует – они легко воспламеняются, даже если греть с обратной стороны, после сгорания оставляют копоть затрудняющую пайку.

После нанесения флюса, свернутую ленту следует плотно прижать к основанию. Для этого нужна технологическая пластинка и пара металлических прищепок или грузик. Внутрь контура равномерно помещаем небольшие кусочки припоя. Здесь использовался ПОС-60 в виде проволоки 2,5 мм толщиной. Его резал кусачками на частички по 5…7мм.

Греем до тех пор, пока припой не расплавится и полностью не затянет контур нашего улиточного ограждения. Между подошвой и стенкой. Следует помнить, что припой течет в место с более высокой температурой. Если в какой-то участок припой не затягивается, можно помочь ему – коснуться или погладить его прутиком «внешнего» припоя. Не следует калить заготовку очень долго – флюс пережигается и перестает работать. При этом придется заготовку остужать, разбирать, зачищать и все повторять заново. Но при тщательной зачистке поверхностей и достатке флюса, все работает очень хорошо.

Из такой же толстой латунной фольги вырезал крышку, разметил и выпилил ювелирным лобзиком два отверстия для патрубков. Форма крышки – прямоугольная, по форме подошвы. Так получается эстетичнее и удобнее резать. Если материал не особенно дорог (толстая фольга), рекомендую именно такую форму. К слову, моя фольга 0,2 мм вполне успешно режется большими грубыми портновскими ножницами, хотя специальные по металлу конечно удобнее.

После изготовления заготовки верхней крышки, тщательно ее зачищаем и наносим флюс. На крышку и верхние края улитки. Внутрь снова закладываем кусочки припоя, собираем все вместе и переворачиваем крышкой вниз. На всякий случай, можно заготовку теплообменника в сборе тряхнуть, чтобы кусочки припоя, вероятно прилипшие к стенкам или потолку (флюс — густая паста) упали на дно (крышку). Снова греем горелкой, при необходимости орудуем прутиком припоя снаружи. Даем остыть.

Крышку теплообменника тщательно зачистил мелкой шкуркой и подготовил пару штуцеров для шлангов. Поскольку мои заготовки от хромированной сантехники, края для пайки лучше зачистить до меди. К покрытию припаяется не хуже, но прочность такого соединения будет меньшей – старые покрытия, кроме того имеют свойство отслаиваться.

Отпилил ножовкой по металлу, зачистил что положено, обмазал флюсом, и на каждый штуцер обернул по колечку припоя.

При аккуратном нагреве небольшим пламенем горелки, чтобы не распаялось остальное, припой плавится, сползает вниз аккуратненьким валиком. Греть лучше сам штуцер, а после расплавления припоя, чуток и крышку вокруг него.
После полного остывания теплообменника, все что доступно, следует тщательно отмыть от флюса теплой водой, жесткой кистью. Флюс внутри придется вымывать – после сборки замкнутой системы охлаждения, следует разика 3-4 сменить воду, ну скажем, через каждые 2 суток работы. Примерно так и советует производитель флюса, в случае монтажа медного водопровода.

Теплообменник для ЧИПа видеокарты отличается меньшими размерами, упрощенной конфигурацией внутренней улитки и расположением штуцеров. Еще способ крепления – четырьмя штатными подпружиненными винтами. В целом, технология совершенно аналогичная.

Практика показала надежность, работоспособность и достаточную эффективность конструкции. Вкупе с простотой изготовления, технология представляется вполне обоснованной и рекомендуется к повторению.

Несколько слов следует сказать про подбор материалов. Поскольку требуется хорошая теплопроводность (подошвы) лучше применять медь или медные сплавы, кроме прочего, это позволит упростить выбор флюсов для пайки. Следует также, безусловно, исключить из конструкции металлы, образующие гальваническую пару с медью.

Источник