Trocador de calor de ar para chaminé faça você mesmo: exemplos de fabricação e dicas de especialistas

A produtividade do trabalho da caldeira, do fogão de aquecimento ou da sauna pode ser aumentada instalando no cano um dispositivo simples e ao mesmo tempo eficiente – um trocador de calor. No entanto, para seu funcionamento produtivo, é necessário conhecer as características estruturais e as regras de fabricação do dispositivo. Você concorda?

Nós vamos contar como fazer um trocador de calor para chaminé com as próprias mãos. Listaremos quais modificações são adequadas para instalação própria, explicaremos como o modelo de ar difere do modelo de água. Com base em nossas recomendações, você poderá aumentar significativamente a transferência de calor dos equipamentos de aquecimento.

Princípio de funcionamento do trocador de calor de ar

A principal função do trocador de calor é transferir energia dos produtos de combustão na chaminé para o fluido de transferência de calor, que pode ser água ou ar. Os trocadores de calor instalados em chaminés (isso se aplica às modificações de água) são frequentemente chamados de economizadores.

Esses dispositivos coletam e transferem para o ambiente o calor que simplesmente vai para a atmosfera, de modo que a energia térmica gerada pelo fogão é usada ao máximo. Além da água comum da torneira, às vezes são usados outros líquidos – óleo ou anticongelante.

Nesse sentido, todos os dispositivos são divididos em duas grandes categorias:

• de ar;
• líquidos (de água).

A escolha de um ou outro tipo depende de vários fatores. Os mais importantes são a configuração e o material da chaminé, bem como as características do próprio dispositivo.

Esquema do trocador de calor de ar. Ele é considerado menos eficiente do que o análogo líquido, mas tem uma construção simples, o que o torna adequado para fabricação própria.

Vamos analisar como funciona o modelo de ar. A construção do dispositivo é simples: um invólucro resistente com espaço interno dividido. O papel das divisórias é desempenhado por placas ou tubos, cuja função principal é retardar o movimento dos gases aquecidos e direcionar o calor para o caminho desejado.

Algumas divisórias (válvulas) não são soldadas, mas são feitas móveis. Com o deslizar/retrair das placas metálicas, é possível regular a força de tiragem, reduzindo ou aumentando assim o desempenho do aparelho de aquecimento.

Os trocadores de calor a ar são chamados de convectores, pois seu funcionamento se baseia no princípio da convecção. O ar frio do ambiente entra no dispositivo, onde sua temperatura aumenta devido à ação dos gases quentes da combustão. Aquecido, ele segue por outra abertura – de volta ao ambiente ou para o sistema de aquecimento.

Tipos de dispositivos para chaminé

Entre as variedades a ar, o modelo tradicional para fabricação caseira é o trocador de calor tubular, embora existam muitas outras opções.

Vejamos os principais tipos que são relevantes para instalação em chaminés de fogões de combustão longa, fogões compactos a lenha e fogões a óleo queimado. O calor que eles convertem da energia dos produtos da combustão é chamado de calor seco.

Se representarmos esquematicamente a parte interna dos dispositivos, ela pode apresentar as seguintes variações.

Tubos dispostos horizontalmente ou verticalmente, soldados ao corpo da fornalha. A disposição vertical é mais eficiente, pois o ar passa melhor pelos canais. O material de fabricação é aço.

Para soldar às paredes, podem-se usar fragmentos de tubos com diâmetro de 50 mm a 200 mm. Acredita-se que a forma da seção – retangular ou circular – não é fundamentalmente importante.

Tubo enrolado ao redor da fornalha. Para uma boa transferência de calor, bastam 2 a 3 voltas, que é melhor espaçar um pouco para aumentar a área de aquecimento.

O desempenho depende em grande parte da diferença entre os níveis de entrada e saída do ar. A força da tiragem é determinada pela diferença de temperatura, por isso a abertura responsável pela captação muitas vezes é direcionada para o exterior.

Divisórias dentro do corpo. Um labirinto peculiar é formado por placas metálicas instaladas verticalmente. A espessura ideal das peças é de 6 mm a 8 mm.

As aberturas de entrada e saída do duto de ar devem estar situadas em frente ao início e ao fim do labirinto. Na parte superior, instala-se e solda-se uma tampa metálica que garanta a vedação do corpo.

Tubos que passam através da fornalha.

A estrutura integrada deve ser criada durante a montagem do fogão caseiro, antes mesmo de as paredes serem soldadas. Os canais são dispostos paralelamente, com certa distância entre si. A seção dos tubos é de 50 mm ou mais.

Com canais dispostos verticalmente, o movimento do ar é mais intenso, portanto o desempenho do aparelho é aumentado. Mas em alguns casos, dispositivos com tubos dispostos horizontalmente ou com divisórias são apropriados. Cada um dos modelos listados é adequado para fabricação própria, se houver habilidades de soldagem.

Qual material é melhor?

Ao construir o permutador de calor, são usadas peças metálicas – chapas galvanizadas, botijões de gás, tubos de vários diâmetros, peças de ferro fundido, etc. Não é recomendado usar ferro fundido, porque, em comparação com o aço, é frágil e pesado, o que dificulta sua montagem na chaminé.

A opção ideal é o aço austenítico. O aço inoxidável suporta facilmente variações térmicas, é resistente a danos mecânicos e pode ser processado e soldado por conta própria.

Tabela das principais características técnicas dos aços austeníticos AISI. Pode-se acompanhar como as propriedades dos materiais dos tipos 304 (304L) e 316 (316L) mudam quando aquecidos.

O aço galvanizado é inferior ao aço ligado ou austenítico, pois não é projetado para aquecimento. O regime de alta temperatura leva à liberação de óxidos de zinco, prejudiciais à saúde, portanto, se houver previsão de aumento da temperatura na chaminé acima de +419,5 ºC, deve-se evitar o galvanizado. É melhor comprar um material caro, mas seguro.

Opções de fabricação de dispositivos com as próprias mãos

Oferecemos alguns projetos simples de produção própria, que, se desejado, podem ser feitos com peças metálicas usando soldagem e ferramentas elétricas.

Visão geral do trocador de calor a partir de botija de gás

Se um dispositivo caseiro for instalado em um fogão tipo 'burjuka', a eficiência do aquecimento no ambiente aumentará em 30-40%. Quanto menor a área da garagem ou oficina, maior a produtividade do aparelho.

Sugerimos considerar uma opção que é ideal para pequenos fogões do tipo 'burjuka', ativamente usados para aquecer garagens.

No geral, a partir de um cilindro de gás, obtém-se um trocador de calor bastante elegante e eficiente para um fogão que aquece um pequeno ambiente. Para aumentar ainda mais a eficiência do aquecimento sem alterar drasticamente a construção, é possível instalar ventiladores nos tubos e aumentar o número de tubos para 4-5.

Fotovisão geral do economizador Ferringer

Como modelo para fabricação, podem ser utilizados modelos de fábrica de fabricantes populares. Por exemplo, a empresa Feringer, conhecida pela fabricação de fogões, oferece chaminés prontas que, na essência, são trocadores de calor.

Vamos considerar modelos de construção simples. Todas as peças que os compõem podem ser feitas por você mesmo.

A ideia principal que se pode aproveitar dos modelos avançados da Feringer – é a utilização de quatro tubos em vez de um. Se o fogão já está instalado na garagem ou despensa, retiramos parte da chaminé, instalamos em seu lugar um economizador de quatro tubos – e a temperatura no ambiente aumenta imediatamente em alguns graus.

Convector de ar caseiro

O modelo proposto é completamente feito de peças de aço. É um trocador de calor que, em dimensões, é aproximadamente 1,5 vezes maior que a chaminé.

Ele consiste em um tambor com tubos dispostos perpendicularmente ao tubo de exaustão de fumaça. O aço inoxidável não foi escolhido à toa – ele suporta facilmente altas temperaturas, limpa bem e não queima.

Para o trabalho, serão necessários:

• tubo de aço com diâmetro de 30 mm (para fazer 8 segmentos iguais);
• fragmento de tubo de 50 mm (para o canal central);
• chapa metálica com espessura de 2 mm (para fazer 2 placas circulares e o invólucro);
• uma lata de tinta de 20 litros (para o adaptador da chaminé).

Também é necessário preparar ferramentas para cortar e soldar metal.

Este é um dos melhores modelos de trocador de calor de ar para a chaminé de um fogão de garagem ou despensa. O design pode ser simplificado soldando divisórias metálicas em vez dos tubos, mas o princípio de funcionamento permanece o mesmo: o ar aquecido da chaminé será uma fonte adicional de calor para o ambiente.

O processo de fabricação do duto de chaminé para o fogão a lenha é abordado no artigo que recomendamos. Durante a fabricação, é melhor equipar o tubo de fumaça imediatamente com um trocador de calor.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Algumas recomendações em vídeo ajudarão a entender melhor a estrutura e o princípio de funcionamento do trocador de calor caseiro.

Vídeo #1. Dicas para fazer o modelo com tubos:

Vídeo #2. Modelo de chapa de alumínio perfilada:

Vídeo #3. Uma versão simples com materiais improvisados:

Como você pode ver, para aumentar a eficiência do fogão na garagem, despensa ou sauna, você pode não gastar com aparelhos caros, e sim fazer um dispositivo eficaz com as próprias mãos. Para o trabalho, serão necessárias habilidades de trabalhar com metal e um esquema aproximado de montagem.

Você sabe como fazer uma versão original do trocador de calor para instalação em uma chaminé com as próprias mãos? Surgiram dúvidas durante a leitura das informações apresentadas ou tem informações úteis para os visitantes do site e para nós? Por favor, escreva seus comentários no bloco abaixo.