Výměník tepla pro kamna: jak si správně spočítat a navrhnout sami — Referenční informace o vanových kamnech, teplovodních kotlích a kamnech.

Pokud má lázeňský dům dobrá kamna, není k ohřevu vody v umývárně potřeba žádný kotel – k tomu slouží výměník tepla. Jeho hlavním úkolem je ohřívat příchozí vodu a přenášet ji do závěsné nádrže. Proto, zatímco „srdce“ lázeňského domu hoří, voda v sousední místnosti bude také horká, a když se lázeňský dům nevytápí a nepoužívá, je vypuštěn. Takto je vše racionální a promyšlené.

Co je výměník tepla a proč je potřeba?

Saunová kamna s výměníkem jsou kamna, která mají speciální prostor, kam studená voda vstupuje, ohřívá se a vystupuje potrubím do radiátorů nebo do závěsné nádrže. Funkce tepelného výměníku saunových kamen navíc nespočívá pouze v ohřevu vody pro sprchu – ohřívají ji i vzdálené nádrže, které jsou umístěny v odpočívárně nebo šatně.

Existují 2 typy výměníků tepla:

• Vnitřní výměník tepla je spirála vložená do boku komory pece nebo umístěná podél dna, nebo tzv. „plášť“, který zcela zakrývá topeniště.
• Externí výměník tepla je komínový modul, trubka, která je obklopena utěsněnou nádobou.

Absolutně všechny výměníky tepla, bez ohledu na jejich typ, jsou nutně naplněny kapalinou – nemrznoucí kapalinou nebo vodou. Kapalina je jim přiváděna komunikující nádobou – baterií ohřevu vody nebo závěsnou nádrží. Tradičně se pro připojení používají dvě tvarovky: jedna dole, druhá nahoře. A celé schéma provozu výměníku je extrémně jednoduché – vše se děje díky přirozené cirkulaci ohřátých kapalin nebo připojením čerpadla na elektřinu.

Zkušení kamnáři doporučují upřednostňovat otevřené systémy ohřevu vody v lázních – tedy bez tlaku. Dalším důležitým bodem je, že za nejúčinnější systém ohřevu vody v lázních je považován ten, jehož celková délka potrubí nepřesahuje tři metry. Navíc se to v praxi ukazuje jako dostačující k umístění samotné nádrže přímo za stěnu parní komory.

Tloušťka trubky je také důležitá – je lepší, když není menší než palec, jinak bude proudění kapaliny podléhat znatelnému odporu a saunová kamna s výměníkem tepla bez čerpadla nebudou moci pohybovat vodou.

Jak vypočítat plochu výměníku tepla?

Všechny výpočty rozměrů výměníku jsou vždy přibližné. Například vytápění typického lázeňského domu vyžaduje asi 5 kW – to je přesně tolik energie, kolik by měla kamna s výměníkem tepla systému dodat. A 1 metr čtvereční plochy výměníku je při spalování cca 8-9 kW.

Samozřejmě hodně záleží na umístění kotle v topeništi a intenzitě spalování paliva, ale v každém případě výkon kotle na konci topeniště rychle klesne 5-10krát. Plochu výměníku tepla je proto nutné vypočítat s násobnou rezervou – jen tak lze vytvořit systém, který dokáže udržovat příjemnou teplotu ve všech místnostech lázní s jednoduchým nebo dvojitým vytápěním.

Tvar samotného kotle pro saunová kamna s výměníkem může být velmi odlišný. Nejběžnější variantou jsou trubky z nerezové oceli, ale dnes jsou stále oblíbenější kolektory ze dvou kanálů a deskové vzorky.

Výroba tepelného výměníku pro pec vlastníma rukama

Chcete-li vyrobit výměník tepla pro cihlovou troubu vlastníma rukama, budete potřebovat kov o tloušťce 2,5 mm. Jeho konstrukce bude následující: válcová horní nádoba a obdélníková spodní jsou spojeny trubkami. Nejdůležitější je vytvořit všechny spáry s minimálními mezerami a velikost samotných kamen a průměr trubek musí být vypočteny na základě velikosti samotné lázně.

Takže všechny hotové řezané díly je třeba přivařit a zkontrolovat, jak přesně byly provedeny všechny výpočty. Poté můžete sestavit výměník tepla. A nakonec se testuje pevnost následujícím způsobem: spodní trubka musí být svařena, do výměníku tepla musí být nalita voda a výstup musí být připojen k nádobě. Nyní, pomocí tlakoměru k ovládání tlaku, je třeba systém naplnit stlačeným vzduchem. Pokud byly švy provedeny dobře, neprotečou. Ale pokud se takové díry objeví, je třeba vodu ze systému vypustit a problémové oblasti znovu svařit. Samozřejmě čím kratší je celková délka všech trubek, tím lépe.

Zda nádrž na vodu izolovat či nikoliv, závisí na tom, zda bude sloužit pouze k určenému účelu, nebo bude sloužit i k vytápění přilehlých místností.

Pravidla pro bezpečný provoz výměníku tepla

Zkušení kamnáři radí vybírat a používat saunová kamna s výměníkem zodpovědně, a proto by bylo dobré se seznámit s následujícími pravidly:

• Trubky z výměníku tepla nelze připevnit k pevným spojům na stěnách – při zahřívání se první roztahují a mění své lineární rozměry.
• Kapacita výměníku by neměla negativně ovlivnit kapacitu pece – celkové odebrané teplo nesmí přesáhnout 10 %. Příliš velké výměníky tepla proto nejsou nejlepší volbou, pokud samotná pec není dostatečně pevná.
• Vzdálená nádrž na vodu by měla být zvolena tak, aby po 2 hodinách ohřevu sauny byla voda v systému již horká. Ale ne dříve – jinak se to uvaří a parní místnost bude přesycená párou. Ale příliš velké nádrži bude trvat dlouho, než ohřeje vodu.
• Pokud se zděná trouba s výměníkem tepla již zahřála na vysokou teplotu, je vysoce nežádoucí nalévat do ní vodu.
• K utěsnění závitů, kde jsou připojeny trubky a výměník tepla, musíte použít pouze tmel, který odolá vysokým teplotám.

Pokud systém zahrnuje přirozenou výměnu tepla – bez čerpadel – potrubí pro přívod vody do nádrže by mělo být uspořádáno takto: studená voda z nádrže proudí gravitací potrubím do kamen a horká voda stoupá stejným způsobem zpět do nádrže. Ale to vše bude fungovat, pokud jsou trubky pro přímý i vratný přívod vody umístěny pod úhlem 2-5 stupňů.

Moderní stavební trh nabízí dostatečný počet typů koupelových jednotek tohoto typu: výkonná litinová kamna s výměníkem tepla a levná kamna na dřevo s výměníkem tepla – jejich cena nijak zvlášť neovlivňuje cenu samotných kamen. Při výběru je důležité dbát pouze na to, aby samotný výměník byl vyroben z vysoce kvalitní žáruvzdorné a žáruvzdorné oceli.