Теплообменники для горячего водоснабжения

Для чего необходим теплообменник

В домашних системах отопления чаще всего можно встретить поверхностные теплообменники. В
них передача тепла происходит через поверхности металлических стенок этого аппарата.6b2ef087c05268c2e55be702793c06af.png

  • Максимальная реализация отопления через представленный аппарат наблюдается в конструкции котлов, работающих на газе, твердом топливе и электричестве. Лидер в отрасли отопительного оборудования Новосибирска компания Теплодар https://www.teplodar.ru/catalog/kotli/ производство котлов отопления.
  • Циркуляция теплоносителя происходит по трубам, изогнутым в форме змеевика. Они расположены внутри котельного агрегата, а нагрев теплоносителя осуществляется от температуры горящего топлива.
  • Горячая вода направляется в трубопровод системы отопления, а заменяет ее в теплообменнике остывший носитель тепла из радиаторов.

Даже сегодня во многих домах присутствует традиционный источник тепловой энергии – печь. Ее целесообразно использовать для дома небольшой площади. Если речь идет о многокомнатном коттедже, то ее тепловой мощности будет недостаточно.
По этой причине в частных домах отопительная система не может нормально функционировать без этого элемента. Именно благодаря ему удается превратить печь в полноценный водонагревательный котел.

Что касается габаритов и формы контура для отопления, выполненного своими руками, то они должны вписаться в размер топливной камеры печной установки. К полученному агрегату реально подключить батареи и трубопроводы, в результате чего можно добиться эффективного обогрева здания.

Классификация

fbd3528e4f51da98e4cfa3008474396c.jpgВне зависимости от модели, они делятся на стальные и чугунные. Такое деление возникло в процессе развития и формирования систем отопления и водоснабжения.

Традиционно использовались чугунные устройства, поскольку их было легче производить — отливка производилась быстрее и обходилась дешевле, чем изготовление стальных деталей, их сборка, герметизация и т.д.

Кроме того, отсутствие или дороговизна нержавеющих сталей не оставляла никаких вариантов.

Со временем возможности материалов уравнялись, а производственный процесс позволил изготавливать изделия любой сложности из нержавейки. При этом, от чугуна как материала не отказались, так как простота и скорость литьевого производства сохранили свою привлекательность. И по сей день приборы из обоих материалов производятся, активно используются.

Чугунный

6e89eb39d01263ad5956689bdf450e61.jpgТеплообменники из чугуна отличаются большим весом и массивностью. Отливка корпусов с тонкими стенками сложна и ненадежна, поэтому чугунный аппарат всегда значительно тяжелее, чем стальной. Кроме того, отрицательным свойством материала является его хрупкость.

При резких механических или термических воздействиях — ударах, резком заполнении холодного корпуса горячей водой — механизм может треснуть, что не поддается ремонту.

При этом, обычно чугунные корпуса имеют секционное строение, что позволяет изменять размеры и мощность устройства и удалять вышедшие из строя секции. Чугун подвержен коррозии, появлению на внутренней поверхности накипи. Эффективность теплоотдачи у таких механизмов довольно высока, хотя снижена возможность оперативного изменения режима работы.

Стальной

25b0b46fe50fa708e5730690a3686f4c.jpgСтальные (нержавеющие) приборы полностью лишены недостатков своих чугунных собратьев. Они прочны, не разрушаются от ударов и резких перепадов температуры, в гораздо меньшей степени подвержены коррозии

(на нержавейку воздействует только электрохимическая коррозия). Сборка их производится прямо на заводе, что осложняет их ремонтопригодность.

Теплоотдача стали высока, она быстро набирает или отдает тепло, что при активных режимах использования может привести к усталостным напряжениям металла, появлению трещин или выходу прибора из строя.

Наиболее распространен пластинчатый теплообменник для отопления, представляющий собой набор плоских пластин с каналами для прохода греющей и нагреваемой среды. Большая площадь пластин способствует эффективной передаче тепла.

Принцип работы теплообменника

47ff54f16a2268dde06c15e2ee1c3d90.jpg

Принцип работы такой системы отопления очень прост: быстрая подача больших объемов воды регулируемой температуры к водопроводным кранам обеспечивается теплообменником, первичный контур которого подключен к распределительному трубопроводу теплосети. А вторичный контур непосредственно к трубе холодного водоснабжения (ХВС). При прохождении холодной воды через пластинчатый теплообменный аппарат вода нагревается и к потребителю в кран поступает уже горячая.

Нагрев воды первичного контура может осуществляться с помощью различных источников тепла, например:

  • местной котельной
  • сети централизованного теплоснабжения
  • сети местного теплоснабжения
  • систем, использующих энергию возобновляемых источников, – солнечных коллекторов, тепловых насосов и т. п.

Типы моделей

Установлены приборы могут быть в разных точках, что влияет на их эффективность, а также требует различного конструктивного решения. В зависимости от вида и модели источника нагрева могут быть использованы разные типы:

Внутренние

e634055b6a78f88d2326646c96e42b53.jpgТеплообменники, находящиеся непосредственно в нагревательных устройствах — котлах, печах и т.д. Установка в такой точке дает максимальную эффективность, так как практически отсутствуют потери на нагрев корпуса, на охлаждение теплоносителя во время транспортировки от нагревателя до аппарата.

Чаще всего такие устройства встроены в котел уже на стадии производства, что упрощает задачи по монтажным или наладочным работам — требуется лишь настройка оптимального режима функционирования.

Внешние

Внешние теплообменники устанавливаются отдельно от источника тепла. Такой способ применяется при невозможности или значительной удаленности источника от системы отопления. Например, если в доме используется отопление от сети ЦО, теплообменник бытовой для нагрева холодной воды будет являться внешним устройством. Эффективность такого устройства несколько ниже, чем у внутренних типов, что обусловлено меньшей температурой теплоносителя.

Какой вид лучше выбрать

cbc5c0d366813bc9748c612713382725.jpgПодбор теплообменника для гвс осуществляется в случае, если отопление подается не от котла, или в системе его не предусмотрено. Для местных систем отопления или при наличии подключения дома к системе ЦО выбор внешнего устройства очевиден, поскольку иных вариантов не имеется.

Подбор теплообменника производится по имеющимся параметрам системы и обусловлен строением котла, способом получения теплоносителя, величиной необходимого потребления воды и т.д.

Что еще можно использовать в качестве теплообменника.

Если негде достать медную трубу, а во дворе присутствует небольшая свалка металлолома, то можно попробовать найти какую-нибудь альтернативу. Например, полотенцесушители – прекрасно подойдут на роль змеевика в самодельном теплообменнике. Подойдут старые радиаторы системы отопления, лишь бы не текли. Автомобильные радиаторы и радиаторы автомобильных печек – это тоже готовые теплообменники, которые можно использовать как греющий элемент, придумав переходники для них, и ,если нужно, объединив их для увеличения общей площади теплообмена.

Прекрасные теплообменники получатся из старых газовых водогрейных колонок, тем более, что при этом практически ничего переделывать не нужно.

Принцип действия любого теплообменника везде, где бы он не находился, одинаков, поэтому, в зависимости от конкретных условий, он может греть или охлаждать любую среду: жидкость, газ или твердое вещество. Все зависит от задачи, которую наш теплообменник должен будет решать, и от вашей инженерной фантазии.

Схемы подключения теплообменника ГВС

Теплообменник вода-вода имеет несколько вариантов подключения. Первичный контур всегда подключается к распределительной трубе теплосети (городской или частной), а вторичный – к трубам водоснабжения. В зависимости от проектного решения можно использовать параллельную одноступенчатую схему ГВС (стандартная), двухступенчатую смешанную или двухступенчатую последовательную схему ГВС.

Схема подключения определяется согласно нормам «Проектирования тепловых пунктов» СП41-101-95. В случае, когда соотношение максимального потока тепла на ГВС к максимальному потоку тепла на отопление (QГВСmax/QТЕПЛmax) определяется в границах ≤0,2 и ≥1 за основу принимается одноступенчатая схема подключения, если же соотношение определяется в пределах 0,2≤ QГВСmax/QТЕПЛmax ≤1, то в проекте используется двухступенчатая схема подключения.

Стандартная

Параллельная схема подключения считается наиболее простой и экономичной в реализации. Теплообменник устанавливается последовательно относительно регулирующей арматуры (запорного клапана) и параллельно теплосети. Для достижения высокого теплообмена системе требуется большой расход теплоносителя.

9d24a8bb017f9567cc8f1b29086660cf.jpg

Двухступенчатая

При использовании двухступенчатой схемы подключения теплообменника нагрев воды для ГВС осуществляется либо в двух независимых аппаратах, либо в установке-моноблок. Вне зависимости от конфигурации сети схема монтажа значительно усложняется, но значительно повышается КПД системы и снижается расход теплоносителя (до 40%).

подготовка воды выполняется в два этапа: на первом используется тепловая энергия обратного потока, которая нагревает воду примерно до 40°С. На втором этапе вода подогревается до нормированных показателей 60°С.

Двухступенчатая смешанная система подключения выглядит следующим образом:

d1d6ec9b3c9cfc3e1681b0d12b6f4b5c.jpg

Двухступенчатая последовательная схема подключения:

c67e9240ed6277d5ad67f8e6e1a48107.jpg

Последовательную схему подключения можно реализовать в одном теплообменном аппарате ГВС. Этот тип теплообменника более сложное устройство в сравнение со стандартными и стоимость его порядком выше.

Варианты теплообменников

Конструкций теплообменников огромное количество, и каждый мастер старается найти свой вариант, обладающий максимальными качествами. Давайте рассмотрим несколько таких вариантов.

Вариант №1

Это горизонтальная конструкция, изготовленная из двух видов труб — прямоугольного сечения 60×40 мм и круглого 40 или 50 мм

Очень важно теплообменник изготавливать из толстостенных труб, где толщина стенки должна составлять от 3 до 5 мм. Прямоугольные трубы используются для сооружения торцевых конструкций, к которым привариваются трубы круглого сечения

Это делается для удобства стыковки, потому что к плоской поверхности приваривать намного проще, чем к закругленной.

4c5b1c47b0aab9b53f5f1519c30ffc6b.png

Эффективность забора тепла будет выше, если теплообменник сделать больше. Поэтому, устанавливая твердотопливный котел своими руками, необходимо точно рассчитать его мощность, а, соответственно, и размеры. Есть схемы и конструкции, которые имеют компактные размеры, но по эффективности не уступают котлам больших габаритов. Все дело в конструкции теплообменника, и это надо обязательно учитывать, если площадь помещения для расположения котла не очень большая. Что можно предложить? Вариант один — сделать теплообменник из нескольких рядов труб по вертикали. Оптимальный выход, если рядов будет 4 или 5.

Внимание! В каждую торцевую конструкцию врезается патрубок. Нижний патрубок — это обратка, а верхний — подача

При сооружении теплообменника возникает много вопросов, связанных со сваркой прямоугольных элементов. Гнуть их нельзя, поэтому придется делать сквозные прямоугольные отверстия болгаркой под размер сечения, а открытые торцы труб заваривать, накладывая металлические пластины. Процесс этот непростой, потому что связан с небольшой длиной сварочного шва, относящегося к категории ответственных. Поэтому после сварки рекомендуется шов зачистить с помощью болгарки и довести до максимального уровня ровности без металлических наплывов.

Теперь необходимо теплообменник проверить на наличие протечек. Ставите его вертикально, закрываете нижний патрубок, а в верхний заливаете воду. Проводите осмотр. Если вода через стыки и швы не просочилась, значит, все нормально.

Вариант №2

332ecb05ca245c057dc1298d2afe2f18.jpg

Конструкция теплообменников Swep

Здесь вместо труб круглого сечения можно использовать металлические листы толщиной 3–5 мм. Торцевые конструкции также изготавливаются из прямоугольных труб. А вот вместо труб к торцам привариваются листы, вырезанные под необходимый размер.

По сути, конечная конструкция — это своеобразный короб, где роль стенок играют с одной стороны торцевые формы из прямоугольных труб, а с другой — две камеры, ограниченные металлическими листами.

Независимая система теплоснабжения с теплообменником.

ccfc275624fbd70fb0b192a3e9cebf9a.jpg

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения с теплообменником

Теплообменник в такой системе отопления главный прибор позволяющий экономить. Конечно, экономит не он, он только отделяет среды друг от друга, экономит автоматика. Как экономит? Вот пример независимой системы отопления – современная централизованная отопительная система, в ней имеется один главный тепловой пункт, распределяющий тепло и дополнительные теплообменники для каждого потребителя установленные уже в ИТП жилых домов.

От котельной к центральному тепловому пункту, где установлен главный теплообменник, тепло подается в жестком, фиксированном тепловом режиме – например 95 градусов на подаче и теоретически 70 градусов на обратке. В котельной не нужна автоматика и операторы, мощность насосов и диаметр труб тепловой сети могут быть гораздо меньше, утечек в контуре котлов нет по своей природе. Иногда теплообменник большой мощности устанавливают непосредственно в системе отопления котельной, тогда контур получается двойным и в котлах, из-за малого объема теплоносителя во внутреннем контуре, отсутствует накипь, котлы служат вечно.

e49046266a9adf1ba13333bc9fd719c4.jpg

Блочный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения и горячего водоснабжения с теплообменниками

Установив теплообменник в системе отопления, потребитель получает возможность влиять на температуру в квартире, сколько нужно каждому столько и возьмет, конечно, если в квартире на батареях тоже установлены регулирующие приборы. Выгода для всех налицо.

Как подключить теплый пол к системе отопления через теплообменник.

Нужен теплообменник и для теплого пола. Если вы, например, захотите сделать теплый пол, врезав его в систему отопления без теплообменника вы оставите весь дом без тепла, тепла на полы пойдет немного, но вот вода – теплоноситель будет циркулировать только через ваш пол и не пойдет к соседям, она «лентяй» и идет по самому короткому пути.

Недостаток установки теплообменника в систему отопления только один, увеличение затрат на первоначальном этапе монтажа, но он с лихвой перекрывается всеми ее достоинствами.

Зависимую систему отопления легко модернизировать в независимую систему, путем установки дополнительного теплообменника с регулирующей аппаратурой. Правда, делать это придется одновременно во всем районе, подключенном к вашей котельной. Зато так вы сможете сэкономить до 40 процентов на оплату тепла, по сравнению с вашими сегодняшними затратами без установки такого нужного теплообменника в системе отопления.

5806d19a352e165024861fa0e8593206.png

Расчет

Выбор подходящего теплообменника сложно выполнить, оперируя только одной лишь его мощностью или пропускной способностью. Эффективность подготовки ГВС зависит и от состояния теплоносителя в первом контуре и во втором, от материала и конструкции теплообменника, скорости и массовой части теплоносителя, проходящего в единицу времени через пластинчатый теплообменник. Однако, естественно следует предварительно выполнить расчет, позволяющий прийти к определенному сочетанию мощности и производительности для выбора подходящей модели.

Базовые данные необходимые для расчета:

  • Тип среды в обоих контурах (вода-вода, масло-вода, пар-вода)
  • Температура теплоносителя в системы отопления;
  • Максимально допустимое снижение температуры теплоносителя после прохождения теплообменника;
  • Начальная температура воды, используемой для ГВС;
  • Требуема температура ГВС;
  • Целевой расход горячей воды в режиме максимального потребления.

Кроме этого в формулах для расчета задействована удельная теплоемкость жидкости в обоих контурах. Для ГВС используется табличное значение для начальной температуры воды, чаще +20оС, равное 4,182 кДж/кг*К. Для теплоносителя следует отдельно находить значение удельной теплоемкости, если в его составе имеется антифриз или другие присадки для улучшения его качеств. Аналогично для централизованного отопления берется приблизительное значение или фактическое на основании данных теплокоммунэнерго.

Целевой расход определяется количеством пользователей для горячей воды и количеством устройств (краны, посудомоечная и стиральная машинка, душ), где она будет использована. Согласно требованиям СНиП 2.04.01-85 необходимы следующие значения расхода горячей воды:

  • для раковины – 40 л/ч;
  • ванная – 200 л/ч;
  • душевая – 165 л/ч.

Значение для раковины умножается на количество устройств в доме, которые могут использоваться параллельно, и складывается со значением для ванны или душевой в зависимости от того, что именно используется. Для посудомоечной и стиральной машинки значения берутся из паспорта и инструкции и только при условии, что они поддерживают использование горячей воды.

Второе базовое значение – это мощности теплообменника. Рассчитывается исходя из полученного значения расхода жидкости и разницы температур воды на входе в теплообменник и на выходе.

P = m * С *Δt,

где m – расход воды, С – удельная теплоемкость, Δt – разница температур воды на входе и выходе ПТО.

Для получения массового расхода воды следует расход, выраженный в л/ч умножить на плотность воды 1000 кг/м3.

КПД теплообменников оценивается на уровне 80-85%, и многое зависит от конструкции самого оборудования, так что полученное значение следует разделить на 0,8(5).

С другой стороны ограничением по мощности будет расчет, выполненный со стороны первого контура с теплоносителем, где, используя уже разницу допустимых температур для системы отопления, получаем максимально допустимый забор мощности. Конечный результат будет компромиссом между двумя полученными значениями.

Если забора мощности для нагрева нужного количества горячей воды не хватает, то разумнее использовать две ступени подогрева и, соответственно, два теплообменника. Мощность распределяется между ними поровну от требуемого расчета. Одна ступень выполняет предварительный нагрев, используя в качестве источника тепла обратку отопления с пониженной температурой. Второй ПТО уже нагревает окончательно воду за счет горячей воды с подачи отопления.

Неисправности и ремонт

Рассмотрим, какие неисправности являются характерными для теплообменников газовых котлов, а также разберемся, как устранить их своими руками:

  • На теплообменнике может появиться трещина. Ее можно запаять самому. Припой надо выбирать в зависимости от материала, из которого изготовлена деталь.
  • Когда ТО прогорает, его можно «заклеить» при помощи медной или жестяной заплатки. Реже люди используют крышки от консервных банок и прочие самодельные элементы. Крепят заплатки при помощи заклепочника.
  • Если агрегат потек, можно обратиться к холодной сварке для заделки повреждения.
  • ТО необходимо периодически очищать от накипи, чтобы не спровоцировать неполадки в работе агрегата. Применяют гидрохимический способ очистки, ручной или химический. Перед чисткой теплообменник потребуется снять с оборудования.
  • Чтобы полностью заменить тепловой обменник, рекомендуется обращаться к опытным специалистам.

Видео обзор котла с чугунным теплообменником смотрите в видео ниже.

Как сделать теплообменник.

e9b4b912832f960c639f1a839288fc26.jpgПолучается, что если мы возьмем какое-то количество метров трубы, свернем её в кольца и запихнем в бочку, выведя наружу вход и выход этой трубы, мы получим теплообменник, который будет, либо греть воду в бочке, либо охлаждать, в зависимости от того, что нам нужно (обычно – греть).

Теперь, неплохо бы выяснить, какое именно количество метров трубы равно по мощности, например, 1,5 кВт ТЭНу. И вот тут на первое место выступает теплопроводность материала, из которого сделана труба. При прочих равных, а именно: диаметр трубы – 20 мм, разность температур ~ 40оC, получается, что металлопластиковой трубы нам понадобиться  больше 4300 метров (коэффициент теплопроводности равен – 0,3), стальной – 25 метров (50), а медной – 3,5 метра (380). Вот такая вот арифметика. Вполне естественно, что лучший выбор материала для теплообменника – это медная отожженная труба, которая легко гнется, и к ней без особого труда можно присоединить резьбовой фитинг с помощью обжимного соединения (можно и припаять, но это на любителя). В этом случае у нас получится теплообменник змеевикового типа.

cfb24791a939739a80b38a2a1c38942f.jpgСвоими руками, кроме змеевиков, можно сделать теплообменник типа «водяная рубашка». Это когда теплообмен происходит между двумя герметичными емкостями, вложенными одна в другую. Такой теплообмен часто используется в небольших твердотопливных котлах систем отопления. Недостатком таких теплообменников является небольшое эксплуатационное давление, на которое они обычно рассчитаны. Изготовить их сможет, пожалуй, только опытный сварщик. На «коленке» из подручных материалов сделать такой теплообменник очень проблематично.

И уж совсем сложно сделать один из самых эффективных теплообменников типа «трубная доска» из-за большого количества вальцовочных соединений. Этот теплообменник представляет собой три герметичных емкости, две из которых, по краям, соединены между собой трубами развальцованными в торцах этих емкостей. Теплообмен происходит в средней части при движении жидкости от одного края к другому.

Выбор теплообменника для котла по материалу

Теплообменник для котлов отопления представляет собой «сердце» данного оборудования. Именно от этого узла зависит работоспособность агрегата. Если такое надежное «сердце» не подведет в трудную минуту, это устройство можно считать незаменимым при обустройстве системы отопления

Однако важно учитывать еще и срок службы котла, на который влияет материал теплообменника. В качестве него может использоваться чугун или сталь

В первом случае вес окажется внушительным, в 2 раза больше стального соперника. Эту особенность необходимо учитывать, проектируя котельную. Ведь такое оборудование на стену повесить не удастся. А вот если выбрать мощный котел с теплообменником из чугуна, то и вовсе придется усиливать фундамент. Если же приобрести маломощное котельное оборудование, то у него будет снижено количество секций, ребер и дымовых каналов, по которым передвигаются продукты сгорания. Это снизит эффективность теплообменника и станет причиной преждевременного старения чугунного узла. Выбирая стальной теплообменник, вы предпочтете оборудование, которое будет весить намного меньше.

Обвязка теплообменника

Как правило, установка подобного теплосилового оборудования предусматривается в индивидуальных котельных многоквартирных жилых домов или промышленных предприятий, а также в тепловых пунктах централизованных систем теплоснабжения. Цель – получить воду для нужд ГВС температурой до 70 ºС либо теплоноситель до 95 ºС при использовании паровых и высокотемпературных водогрейных котлов.

64d7d0725db55a8ba4987dbbad19d5d4.jpg

Ввиду небольших габаритов и веса монтаж теплообменника производится достаточно просто, хотя мощные агрегаты и требуют устройства фундамента. В любом случае выполняется заливка фундаментных болтов, с помощью которых аппарат надежно фиксируется на своем месте. Теплоноситель всегда подводится к верхнему патрубку, а обратный трубопровод присоединяется к штуцеру, расположенному под ним. Подача нагреваемой воды подключается, наоборот, к нижнему патрубку, а ее выход – к верхнему. Простейшая схема обвязки пластинчатого теплообменника показана ниже:

75cce831c058189ee2e4e354beb7479a.jpg

В контуре подачи теплоносителя обязательно присутствует свой циркуляционный насос, установленный на подающем трубопроводе. В соответствии с правилами помимо рабочего насоса параллельно ставится резервный такой же мощности. Если же в системе ГВС имеется магистраль обратной циркуляции, то схема подключения приобретает такой вид:

d1f65e31a81ba6575e8998cba2894211.jpg

Здесь используется тепло воды, идущей по замкнутому контуру ГВС, к ней подмешивается холодная из водопровода и только потом смесь поступает в теплообменник. Регулирование температуры на выходе осуществляет электронный блок, управляющий клапаном на линии подачи теплоносителя. Ну и последняя схема – двухступенчатая, позволяющая использовать тепловую энергию обратной линии системы отопления:

1e2a210a6fcf28a0502236cf3de4531d.jpg

Схема позволяет существенно экономить, снимая лишнюю нагрузку с котлов и используя имеющееся тепло по максимуму

Следует обратить внимание, что во всех схемах на входе в скоростной теплообменник устанавливаются фильтры. От этого зависит надежная и долговечная работа агрегата

186d74982d6c38608e00d1123a4bc91d.jpg

От каких факторов зависит эффективность

6c7d9386594bc2bc41c15261770e7d42.jpgНа работоспособность влияют несколько факторов:

  • Конструкция устройства.
  • Режим работы, температура отдающего теплоносителя.
  • Величина потерь тепла или, проще, состояние внутренней поверхности трубок (отсутствие накипи или наслоений, работающих как теплоизолятор и снижающих способность к принятию или отдаче тепловой энергии).

Поскольку устройство выбирается на стадии проектирования и монтажа, а режим работы устанавливается при настройке системы отопления в целом, то наиболее важным фактором становится борьба с потерями. Для этого теплообменник бытовой периодически промывают и очищают с помощью различных средств, которых достаточно в продаже.

Для удаления накипи применяют кислотные составы, а жировые отложения очищаются с помощью каустической соды. После очистки устройство тщательно промывают и вновь подключают к оборудованию. Другим средством, осуществляющим профилактику и снижающим степень загрязнения, являются фильтры. С их помощью отсеиваются посторонние частицы, взвесь, жировые соединения. При этом, фильтры также подлежат периодической промывке или замене.

Обратите внимание! На отложение солей или появление накипи на стенках или поверхностях устройства в большой степени влияет скорость движения воды. Чем она выше, тем меньше возможность образования наслоений, но при этом снижается работоспособность

Теплообменник для каждого дома нуждается в правильном выборе режима работы.

Как повысить коэффициент полезного действия

c30226fcfc860b116b6db1d8325af1da.jpg

Кирпичная печь с котлом водяного отопления

Твердотопливный котел, тем более самодельный, имеет один большой недостаток — часть тепловой энергии уходит в дымоход. Особенно, если труба очень высокая и прямолинейная. Увеличить КПД агрегата можно, если применить следующие рекомендации:

  • Увеличить длину трубы. Для этого можно котел установить в подвальном помещении. Необходимо сделать так, чтобы расстояние между топкой и верхней частью дымохода составляло не меньше 7 м.
  • Устроить дополнительный тепловой щиток, в котором будет проведена выхлопная труба в изогнутом виде. Для этого щиток устанавливается над котлом, который расположен в подвале. Можно в щиток установить конструкцию по типу радиатора.
  • Монтируется парус, как в случае с камином.
  • Монтируется бак с водой, которая будет нагреваться за счет тепла дымовых газов. Эту воду можно использовать и для бытовых нужд, и для дополнительной системы отопления.
  • Установить циркуляционный насос, который поднимет КПД на 20% — проверенный факт.

Монтаж

40b7bd26eea8734d103c213c1c7a68ce.jpgРаботы по монтажу представляют собой установку и подключение устройства к соответствующим магистралям. Теплообменник водяной необходимо подключить к системе ГВС. Порядок действий определяется типом конструкции устройства и точкой установки в помещении.

Как установить внутренний

Внутренний теплообменник обычно уже установлен и нуждается только в подключении к системе ГВС. Все необходимые действия — присоединение соответствующих патрубков в разрыв отвода от трубопровода ХВС и к вновь образованной линии ГВС.

Как установить внешний

Монтаж внешних устройств производится в непосредственной близости от сети питания. Производится подключение теплоносителя в разрыв питающей магистрали. Система ГВС подключается на выходной патрубок, на входной подключается отвод от ХВС. Выполняется настройка или запуск устройства.

Важно! Все входящие или выходящие линии должны быть оборудованы вентилями с обводными трубопроводами для отключения теплообменника при необходимости ремонта или обслуживания. .

Типы теплообменников для систем ГВС

Среди множества типов различных теплообменников в бытовых условиях используются только два – пластинчатые и кожухотрубные. Последние практически исчезли с рынка вследствие больших габаритов и низкого КПД.

b5eeac08a919e2837c3cd4b53fe743f4.png

Пластинчатый теплообменник ГВС представляет собой ряд гофрированных пластин на жесткой станине. Все пластины идентичны по размерам и конструкции, но следуют в зеркальном отражении друг к другу и разделяются специальными прокладками – резиновыми и стальными. В результате строгого чередования между парными пластинами образуются полости, которые заполняются теплоносителем или нагреваемой жидкостью – смешение сред полностью исключено. Через направляющие каналы две жидкости движутся навстречу друг другу, заполняя каждую вторую полость, и так же, по направляющим, выходят из теплообменника отдав/получив тепловую энергию.

Чем выше количество или размер пластин в теплообменнике – тем больше площадь полезного теплообмена и выше производительность теплообменника. У многих моделей на направляющей балке между станиной и запорной (крайней) плитой остается достаточно пространства, чтобы установить несколько плит аналогичного типоразмера. В этом случае дополнительные плиты всегда устанавливаются парами, иначе потребуется менять направление «вход-выход» на запорной плите.

Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС

bf28dabb337de71f76fe5454d73ebea4.png

Все пластинчатые теплообменники можно разделить на:

  • Разборные (состоят из отдельных плит)
  • Паяные (герметичный корпус, не разборные)

Преимущество разборных теплообменников заключается в возможности их доработки (добавление или удаление пластин) – в паяных моделях эта функция не предусмотрена. В регионах с низким качеством водопроводной воды такие теплообменники можно разбирать и очищать от мусора и отложений вручную. 

Более высокой популярностью пользуются паяные пластинчатые теплообменники – из-за отсутствия зажимной конструкции они имеют более компактные размеры, чем разборная модель аналогичной производительности. Компания «МСК-Холод» производит подбор и продажу паяных пластинчатых теплообменников ведущих мировых брендов — Alfa Laval, SWEP, Danfoss, ONDA, KAORI, GEA, WTT, Kelvion (Кельвион Машимпэкс), Ридан. У нас вы можете  любой производительности для частного дома и квартиры.

Преимущество паяный теплообменников в сравнении с разборными

  • Небольшие габариты и вес
  • Более строгий контроль качества
  • Продолжительный срок службы
  • Устойчивость к высоким давлениям и температурам

Очистка паяных теплообменников выполняется безразборным методом. Если по истечении определенного периода эксплуатации начали снижаться теплотехнические характеристики, то в аппарат на несколько часов заливается раствор реагента, удаляющего все отложения. Перерыв в работе оборудования составит не более 2-3 часов.

Предназначение и принцип работы

Модели теплообменных устройств для частного дома и квартиры отличны друг от друга. В домах чаще всего используются поверхностные теплообменники. Основная особенность теплообменников этого типажа заключается в их способности передавать тепло прямиком через металлические стенки устройства.

Максимальный уровень КПД такого прибора можно наблюдать, например, в котлах, работающих на электричестве, газу и любом твердом топливе. Внутри котла для циркуляции теплоносителя находятся трубки в форме змеевика. Нагревается теплоноситель непосредственно за счет горящего внутри топлива. Нагретый теплоноситель проходит по всей отопительной системе и возвращается в змеевик.

В некоторых частных домах и в наше время используются печи как основной источник тепла. Для дома с большой площадью нет смысла использовать такое устройство, однако, для небольших строений – это наилучший вариант. Для того чтобы качественно отопить целый коттедж, тепловой мощности печи будет чрезвычайно мало.

Для обогрева огромного дома при помощи печи следует использовать теплообменник. Прибор позволит нагреть теплоноситель до необходимого уровня, а радиаторы разнесут это тепло по всем помещениям коттеджа.

При использовании теплообменника площадь дома не имеет значения. Устройство повышает КПД отопительной системы в несколько раз.

Основные виды теплообменников

Среди большого ассортимента теплообменного оборудования существует всего два основных типа – пластинчатые и кожухотрубные. Второй тип из-за низкого КПД и внушительных габаритов практически исчез с рынка.

Пластинчатый теплообменник – это ряд одинаковых гофрированных пластин, установленных на жесткой металлической станине. Пластины следуют в зеркальном отражении по отношению друг к другу, разделяются они при помощи специальных металлических (стальных) и резиновых прокладок.

Чем больше пластин, чем больше их размер, тем больше площадь полезного теплообмена.

Абсолютно все пластинчатые теплообменные аппараты делятся на два типа:

  1. Разборные

  2. Паяные

Разборные теплообменники

Основное преимущество данного типа теплообменных аппаратов состоит в том, что в любой момент времени у Вас имеется возможность доработки, которая заключается в добавлении или удалении пластин.

Этот тип теплообменных аппаратов нашел широкое применение в регионах с жесткой водой, что делает возможным регулярную ручную чистку аппарата от накипи, мусора.

Отсутствие зажимной конструкции позволило выполнить пластинчатые теплообменники более компактными по своим габаритам.

Паяные теплообменники (неразборные)

Давайте выделим основные преимущества паяных теплообменников над разборным типом:

  • Компактные габариты, небольшой вес;

  • Более продолжительный срок эксплуатации оборудования;

  • Высокая устойчивость к высоким давлениям и перепадам температур.

Что касается чистки паяных теплообменников, то она выполняется без разборки основной конструкции.

Если после определенного периода эксплуатации вы стали замечать, что эффективность оборудования стала заметно снижаться, то в него на несколько часов заливается определенный реагент, который справляется со всеми отложениями. Теплообменник не будет функционировать всего несколько часов, после продолжится его нормальный режим работы.

Технология изготовления

Простейшим устройством такого типа можно считать медную трубу длиной в несколько метров, свернутую кольцами и установленную в бочку с водой таким образом, чтобы снаружи оставались лишь вход и выход. Такая конструкция (ее называют «змеевиком») способна охлаждать или нагревать жидкость в бочке, в зависимости от того, что именно нужно (в большинстве случаев необходим нагрев).

5ac6f08d041525419e2b11709ea18ce8.png

Схема монтажа теплообменника

«Змеевик» врезается в трубопровод рядом с печью или в накопительный бак. Спиралевидная труба устанавливается на высоте 1,5-2 м и становится дополнительным источником тепла.

Важно! Если печь используется не только для обогрева, но и для горячего водоснабжения, то теплообменник не должен отбирать больше десятой части вырабатываемой ею тепла. .

dd898b71888aeebe4639cfec9aeb379d.png

Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

Отдельно стоит рассказать о том, какой длины труба будет равняться, к примеру, 2 киловаттам. Основным критерием в данном случае является теплопроводность материала. Допустим, диаметр трубы составляет 2 см, а разница в температуре – 40ᵒС. Если произвести несложные расчеты, то выходит, что:

  • металлопластиковых труб с их коэффициентом теплопроводности в 0,3 потребуется более 4 км;
  • стальных труб с показателем в 50 – 25 м;
  • медных труб с теплопроводностью свыше 380 – всего 3 м.

После подобных арифметических задач вполне очевидно, что наиболее подходящим материалом является медь. Более того, этот металл с легкостью гнется и подсоединяется резьбовым фитингом.

Теплообменник с емкостью

d008986d1993a4c97d5db91fe513254a.jpg

Теплообменник с емкостью

Самый подходящий для котла или печи вариант. Для его изготовления потребуется металлический бак литров на двадцать и две медных трубки.

Шаг первый. Если подходящего бака нет, то берется листовая сталь толщиной 2,5 мм и из нее сваривается резервуар необходимого объема. Сварка должна выполняться с минимальной толщиной швов.

Шаг второй. Резервуар устанавливается на высоте 1 м от пола, но не далее, чем в 3 м от отопительного печи. В нем проделываются два отверстия: одно – справа, возле дна конструкции, второе – слева, в самой высокой точке.

Шаг третий. Нижний отвод подводится к печи с минимальным наклоном вниз в 2ᵒ. Верхний отвод при этом подключается с наклоном в 20ᵒ, но уже в другую сторону.

Шаг четвертый. На выходе нижнего отвода врезается сливной кран накопительного бака. В нижней точке этого же отвода врезается еще один кран – для слива всей системы.

Шаг пятый. По окончании монтажа теплообменник проверяется на герметичность. В целях проверки он заполняется водой под незначительным напором – это позволит обнаружить протечки, если таковые имеются.

Трубная доска

Теплообменник с таким замысловатым названием также может быть изготовлен своими руками, хотя для этого понадобится опытный сварщик или же навыки работы со сварочным аппаратом.

Для изготовления потребуются:

  • герметичные металлические резервуары, 2 шт.;
  • медные трубки небольшого диаметра, 15-20 шт.

Резервуары располагаются по краям и соединяются между собой медными трубками, установленными под углом в разных точках емкостей. Вода будет перемещаться из одного резервуара в другой, а между ними, в том месте, где проходят соединительные трубки, и будет происходить обмен теплом.

Важно! Эта схема легла в основу отопления многоэтажных домов.

Водяная рубашка

Не менее популярной разновидностью теплообменников является так называемая водяная рубашка. Она состоит из двух герметичных резервуаров разного диаметра, при этом один из них помещен в другой. Но сразу отметим, что подобная конструкция достаточно сложна в изготовлении, и справиться с ним самостоятельно, не имея специальных навыков, невозможно.

Разбираемся в конструкции

Огромный ассортимент материалов и доступность информации позволят не испытывать сложностей с изготовлением котла.

52769ad7bd4b267a79746dd305252cca.jpg

Но любой самодельный агрегат, в том числе и твердотопливный котел, требует для сборки знаний тонкостей конструкции и производственного процесса.

Что необходимо иметь

Для выполнения работ понадобится:

55eed86baacf26d77dc7f59942b73d87.jpg

  • эскиз;
  • навык выполнения сварочных работ;
  • умение пользоваться газовым резаком;
  • навыки конструктора для того, чтобы правильно выполнить разметку и раскрой материала;
  • навыки каменщика;
  • самодельный котел. работающий на твердом топливе, потребует умения пользоваться электрическими инструментами: например, резьба болгаркой или электроножницами по металлу.

Сбор материала

Для того чтобы приступить к работе, необходимо запастись материалом. Обязательно понадобятся:

633e0832e73e379a0c29037242c08acb.jpg

  • огнеупорный кирпич, строительный песок (глина);
  • трубы прямоугольного и круглого профиля, листовой металл;
  • колосники;
  • дверки для топочного и зольного отверстия;
  • чугунная плита для приготовления пищи;
  • водонагреватель и насос для циркуляции воды;
  • гравий или щебень, вода.

Инструменты

Производственный процесс не обойдётся без болгарки (электрических ножниц по металлу), сварочного аппарата. Также понадобится газовый резак, для работы которого необходим кислородный баллон и баллон с пропаном.

4cbb62b579a770bf0581b87ef6c8b7fc.jpg

Также стоит запастись маркером по металлу, уровнем, метровой линейкой, шпателем, щипцами, пассатижами, электрической дрелью с набором свёрл. В целях безопасности обязательно нужно подготовить средства индивидуальной защиты — маски и очки. Можно приступать к работе.

Виды теплообменников для горячей воды

Вообще, существует много конструкций теплообменников, так как  они используются часто, в различных устройствах. Поговорим подробнее о наиболее доступных, надежных и эффективных. Для бытовых целей используются два вида:

  • Пластинчатые (паянные или разборные).
  • Кожухотрубные.

031ca611e445b35de3dd0f37df341896.jpg

Теплообменник для горячей воды от отопления: в частном секторе используются два типа — пластинчатые (слева) и кожухотрубные (справа)

В них тепловые среды — теплоноситель от системы отопления и вода из ХВС (холодного водоснабжения) не смешиваются. Каналы, по которым они протекают, между собой никак не связаны. Поэтому при закачке на подогрев воды питьевого качества, такую же и получаем на выходе.

Пластинчатые

Пластинчатый теплообменник для горячей воды от отопления состоит из нескольких металлических пластин с выдавленными ходами. Собираются они в зеркальном отражении, так что получаются изолированные друг от друга каналы для циркуляции жидкостей. Пластины изготавливают методом штамповки из листового металла. толщина — до 1 мм. Металл, как правило, нержавеющая антикоррозионная сталь, но есть и из титана, специальных сплавов.

Каналы на пластинах чаще всего делают в виде равносторонних треугольников с разными углами. Чем острее угол, тем быстрее движется жидкость, чем тупее, тем больше сопротивление и медленнее движение. По схеме движения сред по каналам, пластины бывают одноходовыми и многоходовыми. В первых направление движения сред не меняется от начала и до конца. Еще их отличительная особенность — среды движутся в противоток (для большей эффективности).

В многоходовых пластинчатых теплообменниках каналы расположены так, что среды меняют направление движения по нескольку раз. Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла (высокий КПД). В многоходовых теплообменниках можно добиться небольшой разницы в температурах обоих жидкостей.

По способу соединения бывают двух типов — разборными и паянными. Пластины разборных пластинчатых теплообменников соединяются при помощи специальных эластичных прокладок (из резины, фторопласта). Для обеспечения герметичности каналов, они стягиваются металлическими стержнями-стяжками. Для стабилизации в конструкции присутствуют две массивные плиты — неподвижная и подвижная. На неподвижной закреплены стержни, на них нанизываются пластины с ходами. Чем их больше, тем больше мощность, больше передаваемая теплота. Последней устанавливается подвижная пластина, на стяжки накручиваются гайки, зажимаются до герметичности каналов. Благодаря такой конструкции, эти теплообменники можно разобрать, прочистить, добавить или убрать пластины. И в этом достоинство этой конструкции. Недостаток — пластинчатый теплообменник для горячей воды от отопления имеет больший вес и размер (если сравнивать с паянными).

82a579de190abe2341566b04d3f769f6.jpg

Два вида пластинчатых теплообменных устройств — паяный (слева) и разборной (справа)

Паянные пластинчатые теплообменники собираются на заводе. Нержавеющие пластины свариваются в аргонной среде, что позволяет избежать коррозии в местах сварки. Паянные пластинчатые теплообменники неразборные, в связи с чем могут возникнуть сложности с промывкой. Их преимущество — более компактные размеры и меньший вес, так как нет необходимости в стабилизирующих плитах.

У каждого теплообменника есть входы и выходы для подключения теплоносителя (от отопления) и воды. Эти выходы могут быть в виде фланца, трубы под сварку, резьбового соединения. Они позволяют подключить теплообменник для горячей воды от отопления к трубам любого типа.

Кожухотрубные

Кожухотрубные теплообменник для горячей воды от отопления проще по конструкции, но менее эффективны, из-за чего, для обеспечения необходимой температуры, должны иметь солидные размеры. Низкая эффективность, большие размеры и материалоемкость — это причины, по которым в быту они используются реже. Но их конструкция надежней — они выдерживают суровые условия эксплуатации. Так что в промышленности чаще применяется именно этот вид теплообменных агрегатов.

Кожухотрубные теплообменники представляют собой трубу-кожух, внутри которой уложены более мелкие трубки. Обычно это медные трубки, но могут быть и из другого материала, причем не только из металла.

Кожухотрубный теплообменник для ГВС — устройство и принцип работы

По тонким трубкам движется нагреваемая вода, которая подается затем в краны. Теплоноситель из системы отопления движется по пространству внутри кожуха, которое не занято трубками с подогреваемой водой. Направление движения — в противоток. Этим обеспечивается большая теплоотдача. Но стоит сказать, что общее КПД таких установок ниже, чем пластинчатых.

Теплообменники для отопления принцип работы и тонкости эксплуатации

fd624c7d0aa56a85e8801972dae3203d.jpg

Теплообменник – это неотъемлемая часть системы отопления, наряду с такими приборами как бойлер или водонагреватель.

Бойлер – это большая емкость для воды. Как правило, источник тепла находится под ним или непосредственно в нем. Для нагревания воды могут использоваться водяные или паровые теплообменники.

Принцип работы водонагревателей косвенного нагрева состоит в нагреве воды, который происходит в отопительном котле, и ее циркуляции в замкнутом пространстве.

Типы теплообменников для отопления

Значение теплообменника для котла неоценимо. Именно от этого устройства зависит прямое назначение и конструкция применяемого котла.

По типу передачи энергии жидкостям различают такие разновидности теплообменников:

  • Первичный. Для этого типа характерна передача тепла от газа.
  • Вторичный. Передача тепла производится от жидкости к теплоносителю.
  • Битермический. Их отличие заключается в двойном обмене тепла от теплоносителя к воде и от газа к теплоносителю.

Первичный

Первичный теплообменник — это медная труба, выполненная в форме змеевика. В ее плоскости устанавливаются медные пластины.

Поверхность устройства покрывается краской, защищающей от ржавчины и повреждений. Мощность такого оборудования зависит от размера трубы и количества ребер.

Первичные теплообменники в своем большинстве не имеют значительных конструктивных отличий. Отличия приборов состоят только в вариантах подключения, габаритах трубы и мощности агрегата.

В ходе эксплуатации прибора могут возникнуть такие затруднения, как отложение солей на стенках устройства, что значительно снижает его эффективность. Для профилактики необходимо своевременно производить очистку, промывку и техническое обслуживание прибора.

Предупредить отложения внутри труб и увеличить срок эксплуатации можно, используя специальные фильтры.

Вторичный

Вторичные теплообменники, которые также называют теплообменниками горячего водоснабжения (ГВС), оснащены специальными, соединенными между собой пластинами из нержавеющей стали.

Вторичные теплообменники отличаются хорошей степенью теплопроводности и достаточно большой площадью теплообмена. Кроме того большая скорость потока исключает возможность отложения солей на внутренних стенках прибора.

Мощность и площадь теплообмена во многом зависит от количества установленных пластин.

Битермический

Главным отличием этого типа является наличие одновременно двух контуров: ГВС и отопления. Конструкция агрегата — это труба внутри другой трубы. Также имеются пластины из меди, установленные на поверхности.

Наружная труба устройства обеспечивает движение жидкости в системе отопления. Внутренняя труба выполняет функцию циркуляции санитарной воды.

В режиме отопления газы, сгорая, отдают тепло, которое доставляется сразу к теплоносителю. В случае, работы от ГВС, тепло направляется сначала к теплоносителю, а уже потом к контуру.

Внимание! При использовании битермического теплообменника для жилого помещения, необходимость установки вторичного теплообменника и трехкодового клапана полностью отпадает. За счет этого значительно снижается стоимость котла и возрастает его надежность

Из недостатков битермического теплообменника можно выделить следующее:

  • Ограничение передачи тепла в режиме ГВС, за счет чего снижается объем нагретой воды, по сравнению с другими типами теплообменников.
  • Не рекомендуется использовать этот тип оборудования в тех областях, где вода насыщена солями. Главная причина – очень быстрое отложение солей за счет значительного перепада температур.

Заключение

Теплообменник – это один из ключевых элементов системы отопления. Главная функция теплообменника – это передача тепла от нагревателя к холодному теплоносителю.

Теплообменники могут быть водяным или паровыми. Область их применения не ограничивается какой-то определенной сферой. Они активно используются в энергетике, металлургии, пищевой и других промышленностях, в системах отопления, вентилирования и в бытовых условиях.

Принцип работы теплообменника заключается в циркуляции жидкости в закрытом пространстве, которая и является теплоносителем. Выбирать теплообменник необходимо с учетом его предназначения, условий эксплуатации и необходимой площади теплообмена.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу устройства и увеличить срок его эксплуатации необходимо своевременно производить техническое обслуживание, прочистку и промывку агрегата.

Бойлер косвенного нагрева – что это такое, принцип работы и схемы подключения узнайте из видео:

Обзор теплообменника отопления для котла Daewoo MSC ICH 100 посмотрите на видео:

Поделиться:

Нет комментариев

holodine.net

Как произвести расчет

Расчет для теплообменника гвс производится путем довольно сложных вычислений, требующих специальной подготовки. Детальный расчет требует составления теплового баланса, учета устройств теплопередачи, расчета средней разности температур и т.д. Все эти операции требуют познаний в области теплотехники, которыми обладает далеко не каждый, а вероятность ошибки очень высока даже у специалиста.

Выход из положения можно найти в сети интернет — онлайн-калькуляторы, в достаточном количестве имеющиеся на сайтах производителей теплового оборудования, позволяют получить нужные данные просто и достаточно надежно. Для проверки расчет следует продублировать несколько раз, сопоставить полученные результаты для выбора наиболее верного.

Устройство и принцип работы

Современные теплообменные аппараты – это агрегаты, работа которых базируется на разных принципах:

  • оросительные;
  • погружные;
  • паяные;
  • поверхностные;
  • разборные;
  • оребренно-пластинчатые;
  • смесительные;
  • кожухотрубные и прочие.

Но пластинчатые теплообменники ГВС и отопления выгодно отличаются из ряда других. Это нагреватели проточного характера. Установки представляют собой ряд пластин, между которыми формируются два канала: горячий и холодный. Они разделены стальной и резиновой прокладкой, поэтому перемешивание сред исключается. Пластины собраны в один блок. Этот фактор и обуславливает функционал устройства. Пластины тождественны по размерам, но расположены на развороте в 180 градусов, что является причиной формирования полостей, по которым транспортируются жидкости. Так формируется чередование холодных и горячих каналов и формируется теплообменный процесс.

Рециркуляция в оборудовании данного типа происходит интенсивно. От материала прокладок, количества пластин, их размеров и вида зависят условия, в которых будет эксплуатироваться теплообменник для систем горячего водоснабжения. Установки, выполняющие подготовку горячей воды, обустроены двумя контурами: один для ГВС, другой для обогрева помещений. Пластинчатые установки безопасны, производительны и используются в следующих сферах:

  • подготовка носителя тепла в ГВС, в системах вентиляции и отопления;
  • охлаждение пищевых продуктов и технических масел;
  • горячее водоснабжение душевых на предприятиях;
  • для подготовки носителя тепла в системах напольного отопления;
  • для подготовки носителя тепла на пищевых, химических и фармацевтических предприятиях;
  • нагрев воды для бассейнов и другие теплообменные процессы.

Бойлеры косвенного нагрева

Если же говорить непосредственно о водонагревателях и электрических бойлерах, то стоит отметить, что наибольшей популярностью пользуются бойлеры косвенного нагрева. Может быть несколько основных источников нагрева теплоносителя – нагревательная газовая горелка, которая находится под бойлером, трубчатый электронагреватель внутри него, а также тепло системы отопления. Емкость, в которой осуществляется непосредственно процесс нагревания, с внешней стороны защищена специальным кожухом, а также слоем теплоизоляции, чтобы через водонагреватель не происходило дополнительных теплопотерь.

eedb8f18071f1ef744d1483716164a98.jpg

Нагревательный прибор соединен с пультом управления, который обязательно оснащен специальным датчиком для проверки температуры. В качестве такого датчика зачастую выступает биметаллический термостат. Если датчик сигнализирует о том, что температуры ниже нормы, то автоматически начинается нагрев жидкости.

Бойлеры закрытого типа

Выделяют две разновидности водонагревателей для отопления – открытые и закрытые. Закрытые бойлеры нашли свое применение в централизованной системе водоснабжения. В таких устройствах используются различные металлы (медь, нержавеющая сталь, эмалированная сталь) для изготовления бойлеров для отопления.

Стоит отметить, что подобные водонагреватели отличаются повышенным давлением, причиной которого является расширение жидкости во время нагревания.

Во избежание поломок агрегата и выхода его из строя используется специальный расширительный бак, который предназначен для излишков воды. К тому же такой бак может быть дополнительно оборудован термосмесителем, манометром, а также редуктором давления.

5739f7766fa1f26b6c1cc346621d09bf.jpg

Открытые бойлеры

Открытые водонагреватели для отопления отличаются в первую очередь тем, что они могут снабжать горячей водой лишь одну водоразборную точку, для чего используется специальное оборудование под названием спецсмеситель. При включении спецсмесителя подключение теплообменника к магистральной трубе перекрывается. Давление сетевой воды достаточно велико именно на входе в нагреватель, а не на выходе из него. В результате этого компании-производители имеют возможность использовать не самые прочные и дорогие материалы для создания нагревательной емкости, поскольку давление на стенки емкости не самое высокое.

Кроме этого, данная арматура призвана исполнить роль группы безопасности и расширительного бака, сливая лишнюю воду в раковину при ее расширении. Закрытые бойлеры также могут быть оборудованы подобным спецсмесителем, однако открытые бойлеры для отопления дома без данного агрегата функционировать не смогут.

Конструкция пластинчатого теплообменника

f4dcfa4013b96dbc9b4e642fa85f081a.jpg

Теплообменник для отопления частного дома может быть пластинчатым. В этом случае в его состав входят:

  • подвижная плита;
  • неподвижная плита;
  • крепежные изделия;
  • набор пластин;
  • верхняя и нижняя направляющие.

Крепежи необходимы для стягивания плит, которые формируют раму. Что касается направляющих, то они имеют круглое сечение. Теплообменник для отопления может иметь рамы самых разных размеров. Всё будет зависеть от мощности конструкции. Чем больше пластин, тем больше у устройства производительность, а также вес и размеры.

Число пластин для модели теплообменника имеет определенный показатель. В их конструкции имеются прокладки, которые герметизируют протоки, по которым протекает вода. Для того чтобы добиться необходимой плотности двух резиновых прокладок, пластины стягиваются между собой и фиксируются к неподвижной плите.

Основные материалы для теплообменных агрегатов

Основным материалом для изготовления современных теплообменных аппаратов является сталь и чугун, которые имеют высокие показатели по теплопроводности.

Теплообменное оборудование из чугуна

Теплообменное оборудование, изготовленное из чугуна, имеет следующие плюсы:

  • Высокие показатели по теплопроводности. Абсолютно любой чугунный элемент быстро нагревается, передавая тепловую энергию другим носителям;

  • Чугун медленно остывает. Это свойство позволяет заметно сэкономить на работе всей отопительной системы, нет необходимости постоянно включать все оборудование, когда она остынет;

  • Чугун является устойчивым к накипи, он менее подвержен появлению коррозии;

  • возможность расширения функциональных возможностей, подразумевающая увеличение чугунных секций после установки самого агрегата. Выполнив такую модернизацию, вы можете добиться заметного увеличения мощности.

Как и у всех аппаратов, у чугунного теплообменника есть свои минусы:

  • Хрупкость. Несмотря на внушительные габариты, это оборудование боится механических повреждений;

  • Низкая устойчивость к резким температурным перепадам. Они могут привести к появлению трещин и снижению мощности аппарата;

  • Внушительный вес и большие габариты оборудования.

Стальное теплообменное оборудование

Стальной аппарат имеет ряд преимуществ над своим чугунным «собратом»:

  • Повышенная теплопроводность;

  • Небольшой вес;

  • Ударопрочность (не боится механических воздействий);

  • Устойчивость к изменениям температур внутри системы.

Среди недостатков необходимо обратить внимание на следующие позиции:

  • Восприимчивость к коррозии;

  • Нет возможности увеличить мощность аппарата;

  • Достаточно быстрое остывание теплообменника (повышенный расход топлива).

Типы рекуперативных теплообменников

Большим спросом на сегодня пользуются рекуперативные теплообменные устройства. Соглас
но конструкционному исполнению выделяют следующие виды представленных агрегатов:

Кожухотрубный

24c9817db3a4c91b856ab4bf1cde411a.jpgЭто устройство, представляющее собой пучки труб, приваренные к кожуху и прикрепленные к трубным решеткам при помощи болтов.
Движение первого носителя тепла в межтрубном пространстве осуществляется через присутствующие на корпусе штуцера. Другой теплоноситель течет по трубам. На корпусе или крышке представленных устройств присутствуют перегородки.В целях повышения отдачи тепла трубы подвергают процессу оребрения методом накатки или навивки ленты.

Погруженный

Его конструкция предполагает погружение одного теплоносителя в емкость с другим. Такие устройства характеризуются дешевизной и простотой.

Движение воды в межтрубном пространстве происходит с малой скоростью, результатом чего становится малая теплоотдача.

Теплообменные устройства типа «труба в трубе»

Состоит из нескольких звеньев, расположенных друг над другом и соединенных между собой. Каждое звено представляет собой конструкцию из вставленных друг в друга труб, между которыми и происходит теплообмен.
Их целесообразно эксплуатировать при высоких показателях давления и небольших расходах воды в системе.

Оросительныйc820a6655728c2262abeaa8f5ac57a17.jpg

Состоит из нескольких рядов труб, расположенных одна над другой, по наружной поверхности которых тонкой пленкой стекает охлаждающая их вода

Его активно применяют в холодильных установках, так как они выступают в роли конденсаторов.

Графитовый

Конструкция теплообменного устройства предполагает наличие блоков из графита, уплотненных между собой при помощи прокладок из резины и зафиксированных крышками.
Графит считается прекрасным проводником тепловой энергии. Для устранения пористости происходит его обработка специальными составами.

Используется для химически агрессивных жидкостей.

Пластинчатый

Это устройство изготовлено из пластин, поверхность которых отштампована специальным методом. Результатом такой работы становится образование каналов, по которым движется теплоноситель. Между собой пластины уплотнены.Процесс изготовления такого устройства отличается своей простотой, его легко чистить, он обладает высокой теплоотдачей. Минус – не выдерживает высокое давление.

Пластинчато-ребристый

9fbefffdbe2d62d6842692eb02acf05e.jpgСостоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности — насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

Предназначены для теплообмена между неагрессивными жидкими и газообразными средами в интервале температур от плюс 200 °C до минус 270 °C.

Обладает малым весом и размерами, высокой прочностью и жесткостью.

Оребренно-пластинчатый

Его конструкция предполагает наличие оребренных панелей маленькой толщины, производство которых происходит при помощи высокочастотной сварки.
Благодаря такой конструкции и применяемым материалам удается достичь высокого температурного режима теплоносителя, малого гидравлического давления, высокого КПД, продолжительного срока эксплуатации, низкой стоимости.

Целесообразно его использовать при утилизации тепла газов.

Спиральный

Оснащен двумя каналами, которые навиты в форме спирали около основной разделительной перегородки. Их цель – нагрев и охлаждения жидкостей, обладающих высоким показателем вязкости.

Adblock
detector