Einbau der Wärmetauscher

Einführung

Der Anschluss der Wärmetauscher am Verbrennungsmotor ist keine große Sache. Trotzdem sollten einige Dinge erwähnt werden, damit man nicht zu viel doppelt macht. Gleichwohl ist es möglich, das nicht alle notwendigen Dinge gesagt wurden, und eine Nachbesserung nötig ist. Handwerkliches Geschick und der Mut zum Fragen z.B. beim örtlichen Wasserinstallateur sind grundsätzliche Voraussetzungen. Es werden einige Hinweise zur Materialverarbeitung genannt. Jedoch geben wir keine Garantie auf Vollständigkeit. Falls ihnen auffällt, das etwas fehlt, dann geben sie uns bitte einen kurzen Hinweis.

Die Anschlussskizze

So könnte man es machen.

Das Gegenstromprinzip

Ein Wärmetauscher der die Wärme von einen Medium auf das andere übertragen soll, hat 4 Anschlüsse. Zwei für jedes Medium. In einem fließt das heiße Wasser rein, aus dem anderen kommt das abgekühlte Wasser wieder heraus. Um heraus zu bekommen welche Paare zusammengehören, holt man tief Luft bläst hinein und gibt acht, wo die Luft wieder entweicht. Soweit so einfach.

Das Gegenstromprinzip besagt, wie die beiden Tauscher Ein- und Ausgänge zueinander verschaltet werden, um eine optimale Übertragung zu erhalten.

Wenn die Fließrichtungen übereinstimmen, kann das sich aufheizende Wasser maximal die Temperatur erreichen, die das sich abkühlende Wasser am Ausgang hat. Will man jedoch eine höhere Temperatur erreichen, und das will man, dann dürfen die Fließrichtungen nicht übereinstimmen. Sie müssen im Gegenstrom fließen. Dann erreicht das sich aufheizende Wasser, fast die Temperatur, die das sich abkühlende Wasser am Eingang hat. Siehe dazu auch die Anschlussskizze

Ein wenig Planung

Bevor man anfängt die Rohre auf Länge zu schneiden, ist es angebracht, über den Aufstellungsort der Wärmetauscher nachzudenken. Der Plattenwärmetauscher unterliegt keinem Wartungsintervall, daher braucht er keinen Platz an dem man später noch mal ran muss. Ausser wenn das System undicht wird. Und da alles leichten Schwingungen ausgesetzt ist, ist eine Undichtigkeit kein aussergewöhnliches Ereignis. Das Problem sollte allerdings kein zweites Mal an der selben Stelle auftreten. Also den Tauscher nicht an der schlimmsten Stelle verstecken. Darüber hinaus muss bedacht werden, das man kein thermischen Kurzschluss produziert. Indem man den Plattenwärmetauscher z.B. mit Kabelbindern auf den Metallrahmen fest bindet fließt ein Wärmestrom über den Rahmen ab. Das ist nicht gewollt. Also muss man einen wärmeisolierenden Abstandhalter einsetzen. Die meisten elektrischen Isolatoren sind auch Wärmeisolatoren. Geeignet ist ein nicht zu dünner Klotz aus Kunststoff.

Der Aufstellungsort des Abgaswärmetauscher ist vorgegeben durch den Abgasausgang. Von da geht es auf dem kürzesten Weg zum Tauscher. Entweder mit einer starren Verbindung, dann muss der Tauscher mit dem oberen Rahmen verbunden sein oder mit einer flexiblen Verbindung. Das halte ich aber für weniger gut. Der kürzeste Weg ist hier der beste. Erlaubt ist noch aus Platzgründen einen 90° Bogen einzusetzen, damit der Tauscher nicht zu weit absteht. Damit gestaltet sich auch die Befestigung am oberen Rahmen einfacher. Die flexible Verbindung muss dann hinter dem Tauscher.

Es muss noch erwähnt werden, das eventuell zwei Ventile (am besten sind Kugelhähne) am Wasseranschluss des Abgaswärmetauschers montiert werden. Dann hat man es leichter, wenn der Tauscher zur Reinigung demontiert wird.
Wenn man alles geschickt aufbaut, geht es vielleicht auch ohne.

Eine erste Heizungspumpe, sollte aber muss nicht, zwischen Motor (Thermostatgehäuse) und Plattenwärmetauscher montiert sein. Muss nicht, da im Motor schon eine Wasserpumpe läuft. Sollte es aber zum Ausfall kommen, dann hat man eine höhere Sicherheit. Ganz nebenbei erhöht sich auch die Fließgeschwindigkeit des Mediums, was der Wärmeübertragung zu gute kommt.

Eine zweite Pumpe befördert das aufgeheizte Wasser ins Verbraucher-System. Auch auf diese Pumpe kann im Einzelfall verzichtet werden, wenn z.B. das BHKW eingeschleift wurde. Aber auch hier gilt zu berücksichtigen, das die Tauscher einen Widerstand darstellen, und die Geschwindigkeit des Mediums gedrosselt wird. Bei sehr kleinen BHKWs, wo nicht ein sehr große Wärme erzeugt wird, mag das gut gehen. Auf der sicheren Seite ist man mit einer Pumpe.

Wir empfehlen den Wasserkreislauf auf der Motorseite drucklos aufzubauen, also ohne Ausdehnungsgefäß. Dann muss jedoch ein Ausdehnungsgefäß eingesetzt werden. Das kann eine 1L Glasflasche sein. Das ist erstmal günstiger, und dann auch sicherer. Das Wasser findet nicht so leicht einen Ausgang. Es herrscht ja kaum Druck. Das Ausdehnungsgefäss; muss oberhalb der Entlüftung angebracht werden. Sonst wird das System nicht vollständig gefüllt. Man kann es an mehreren Punkten anschließen, eigentlich überall wo sich eine Möglichkeit befindet. Wenn man es aber am tiefsten Punkt anschließt, z.B. an der Entleerung, dann hat man es beim Befüllen relativ leicht.

Wer einen PKW Motor eingesetzt hat, muss diverse Leitungen tot legen. Es ist im Übrigen niemals verkehrt, die erste Füllung mit normalen Wasser zu erledigen. Wenn es dann tropft, folgt kein Schaden.

Handwerkliches

Ausgehend von unserem Vorschlag, das die Verbindungen hauptsächlich in Kupferrohr ausgeführt werden und die Verbindung zum Motor mit flexiblen Schlauch. Zuerst werden die Übergänge besprochen.

Übergänge

Der Übergang vom Motor zum Kupferrohr wird mit einem einfachen Heißwasserschlauch hergestellt. Der Heißwasserschlauch wird mit einfachen Schlauchschellen am Kupferrohr befestigt. Heißwasserschläuche finden sie hier.

Der Übergang vom Plattenwärmetauscher zum Kupferrohr wird in mehreren Schritten vollzogen. Auf allen vier Gewindestutzen kommen Überwurfverschraubungen. In die Überwurfverschraubungen werden Übergänge von Zoll nach 28er Rohr geschraubt. In dem Übergang wird das Kupferrohr gelötet.

Der Übergang von der Pumpe zum Kupferrohr wird ebenfalls zuerst mit Überwurfverschraubungen durchgeführt. Kaufen sie die Pumpe sofort mit den passenden Überwurfverschraubungen. Danach geht es wie gehabt mit Übergängen Zoll auf 28er Rohr und dann mit Löten weiter

Der Übergang vom Abgaswärmetauscher zum Kupferrohr bekommt eventuell noch zwei Kugelhähne. Die Reihenfolge lautet. Hinter dem Tauscher folgt die Überwurfverschraubung. Dann kommt ein Doppelnippel und in dem wird der Kugelhahn geschraubt. Von da aus geht es mit dem Übergang von Zoll auf 28er Rohr weiter, und zuletzt das Kupferrohr.

Der Entlüftungs- und Entleerungshahn wird auf einem Übergang vom 1/2 Zoll auf 15er Kupferrohr geschraubt. Von da aus mit einem 15er Kupferrohr auf ein T-Stück 28-15-28. Der Abgang für das Ausdehnungsgefäß wird in die 15er Leitung eingeschleift. Es handelt sich ebenfalls um ein T-Stück. Vom Abgang wird ein flexibler Schlauch zum Ausdehnungsgefäß geführt.

Verbindungen

Alle Schraubverbindungen sind nicht einfach so dicht, sondern müssen dicht gemacht werden. Für den Profi kein Problem. Er nimmt Hanf und "Fermit" und in Kürze ist es dicht. Für den Ungeübten bittet sich Teflonband an. Es wird in mehreren Lagen um das Gewinde gewickelt und so der Querschnitt vergrößert. Das Verschrauben sollte schwer gehen. Geht es zu leicht, müssen noch ein paar Windungen dabei. Das ist zwar teurer als Hanf, aber für den Ungeübten einfacher.

Auch das Weichlöten der Kupferverbindungen ist nicht allzu schwer. Man nehme zwei Probestücke, und schleife die zu lötenden Flächen mit feinem Schleifpapier so sauber, bis sie glänzen. Die Kontaktfläche ist vorgegeben durch den Übergang. ca. 2,5cm. Die gereinigte Fläche wird mit Lötwasser bestrichen. Das dient dazu, das das später erhitzte Lot gut verläuft und in jede Ecke "kriecht". Sie werden sehen. Die beiden Kontaktflächen sind also gereinigt und bestrichen, und werden ineinander gesteckt. Rollen sie ca. 10-20 cm von der Rolle des Lötzinns ab. Die Spitze des abgewickelten Lots werden sie später an der zu verlötenden Fläche halten. Mit einem Bunsenbrenner wird der Kupfer-Übergang erhitzt. Das Lötwasser verdampft. Bitte nicht einatmen. Von Zeit zu Zeit nehmen sie kurz die Flamme von der zu erhitzenden Stelle. Halten sie nun kurz die Spitze des Lots an den Übergang. Wenn das Lot schmilzt ist es soweit. Wenn nicht, muss weiter erhitzt werden. Wenn es heiß genug ist, wird das Lot zwischen die beiden Flächen kriechen. Geben sie Hitze hinzu, indem sie für einen gewissen Zeitraum die Flamme auf das Kupfer halten. Geben sie von oben soviel Lot zu, bis sich unten ein Tropfen bildet. Zum Schluss, immer mit Zugabe von Hitze, führen sie die Spitze des Lots noch einmal rundherum. Bewegen sie die fertig gelötete Kupferverbindung nicht eher, bis das Lot erstarrt ist. Man kann das sehen. Nachdem es erstarrt ist, können sie mit einem nassen Lappen den Rest abkühlen.

Es sei noch erwähnt, das erst gelötet wird, und dann werden die hitzeempfindlichen Teile verarbeitet. Und bevor ich es vergesse, alle Rohre müssen entgratet werden, auch von innen. Das muss sein. Muss!

Test und Isolierung

Für den Testaufbau werden keine dauerhaften Verbindungen hergestellt. Die Tauscher sind schon an den richtigen Stellen montiert. Jetzt werden die Verbindungen untereinander hergestellt. Alles wird mehr oder weniger lose verschraubt und ineinander gesteckt. Was nicht halten will, wird mit Isolierband gezwungen. Das dient dazu, das zum einem alle Rohre auf Länge geschnitten sind und zum anderen damit man sieht wie es mal aussehen wird. Wenn sie sich dabei alles verbaut haben, so das Wartungsarbeiten nur noch schwer durchführbar sind, überlegen sie ob es nicht doch eine bessere Lösung gibt.

Denken sie an das Gegenstromprinzip.

Nach dem alles montiert ist, wird das mit Frostschutz angereicherte Wasser ins System gefüllt. Und zwar ins Ausdehnungsgefäß. Die Füllhöhe sollte bei ca. 30% liegen. Wenn die Flüssigkeit aus der Entlüftung austritt ist das System gefüllt. Wer einen Automatikentlüfter eingesetzt hat, wird jetzt die erste Frucht ernten.

Der Betrieb des BHKWs sollte jetzt getestet werden, am besten ohne Last, da wird er auch nicht so schell heiß. Wer ein Messgerät zur Temperaturmessung hat ist im Vorteil. Indem jeweils vor und hinter dem Tauscher die Temperaturen geprüft werden können eventuelle Fehler erkannt werden.

Zum Schluss sollte alles gut isoliert werden. Auch da gibt es ungezählte Lösungen. Ein sehr günstige Variante ist normale Glaswolle. Sie wird in Stücken geschnitten, die jeweils um das zu isolierende Teil ( Rohr, Tauscher etc.) gelegt wird. Mit Bindfaden, der nicht zu stramm gezogen werden darf, wird die Wolle fixiert. Dann kommt eine einfache Lage Packpapier oder dünne Wellpappe. Diese wird mit Tesa-Krepp befestigt. Damit wird dann ein gewisses Design erreicht. Der Abgaswärmetauscher braucht etwas mehr Aufwand. Da hier ganz andere Temperaturen herrschen, muss mindestens Steinwolle eingesetzt werden. Zur Fixierung wird Draht benutzt.

Damit haben sie genügend Wissen um los zulegen. Ich wünsche ihnen viel Erfolg.

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