Отопление частного дома через теплообменник. Что такое теплообменник для горячей воды, их виды и использование

Кожухотрубная конструкция, которой обладал теплообменник, где среды передвигались навстречу друг другу по трубкам, уходит в прошлое. Данное весьма громоздкое устройство функционировало довольно эффективно, однако не было способно похвастать внушительным расходом нагреваемой среды. На смену ему пришли новые агрегаты, которые представляют собой пластинчатые скоростные теплообменники.

Общее описание

Если вы решили обустраивать ГВС, пластинчатый теплообменник поможет вам в этом. Конструктивно новые агрегаты отличаются от кожухотрубных предшественников. Площадь основания обмена и тепловой энергией у последнего стала больше за счет увеличения размеров змеевика, это повлекло более внушительные габариты устройства. В новом теплообменнике данная цель достигается методом увеличения числа пластин одинаковой площади. Конструкция обладает такой же мощностью, однако ее размеры в 3 раза меньше по сравнению с кожухотрубным аналогом. При этом устройство способно обеспечить больший расход нагреваемой среды. Сюда относится вода, которая расходуется для нужд горячего водоснабжения. Именно это и повлекло возникновение второго названия устройства, которое звучит как скоростной. При монтаже ГВС пластинчатый теплообменник должен использоваться обязательно. Если речь идет о самой простой конструкции, то она будет обладать патрубками, которые располагаются по двум разным сторонам устройства. Между плитами, которые находятся на двух направляющих, можно увидеть некоторое число пластин, между ними находится резиновый уплотнитель. Для того чтобы увеличить поверхность обмена, на каждой пластине есть рельефное гофрирование. Примечательно, что присоединительные патрубки могут находиться и с одной стороны агрегата, на передней плите, однако это не оказывает никакого влияния на принцип функционирования теплообменника.

Принцип работы

Если вы будете работать над установкой ГВС, пластинчатый теплообменник вам обязательно понадобится. Принцип его работы заключается в том, что теплоноситель постепенно заполняет пространство между пластинами. Происходит это поочередно с нагреваемой средой. Форма прокладок определяет очередность заполнения, в одной секции они обеспечивают путь потока теплоносителя, тогда как в другой — поглотителя тепла. Обмен теплом посредством пластин с двух сторон происходит в процессе работы в каждой секции, исключая последнюю первую. Обе среды протекают сквозь секции навстречу друг другу, что касается нагревающей, то она поступает сверху, а после выходит через нижний патрубок. Если же речь идет о нагреваемой среде, то ее путь направлен в обратном направлении.

Основные технические характеристики

Если вы решили обустраивать ГВС, пластинчатый теплообменник вам будет совершенно необходим. Прокладки и пластины могут быть выполнены из самых разных материалов, их выбор будет зависеть от назначения устройства, так как сфера использования таких теплообменников очень широка. В данной статье рассматриваются системы и отопления, где они выступают в роли теплосилового оборудования. Если пластины используются для этой сферы, то они изготавливаются из нержавеющей стали, тогда как в основу прокладок ложится резина NBR или EPDM. Первый случай касается теплообменника из нержавеющей стали, который способен функционировать с теплоносителем, нагретым до 110 градусов. Если речь идет о втором случае, то вода может оказаться нагретой до 170 градусов.

Для справки

Эти теплообменники применяются для разных технологических процессов, в этом случае сквозь них протекают щелочи, кислоты, масла и иные среды. При этом пластины изготавливаются из никеля, титана и всевозможных сплавов, что касается прокладок, то в основе лежит асбест, фторкаучук и другие материалы.

Отзывы потребителей о выборе и расчете теплообменника

Пластинчатый теплообменник системы ГВС должен быть подобран и рассчитан с помощью программного обеспечения. Как утверждают пользователи, при этом должны быть учтены некоторые основные параметры, среди них исходная температура теплоносителя, необходимая температура нагрева жидкости, а также расход нагреваемой среды. В роли греющей среды, которая будет протекать через пластинчатый теплообменник, предназначенный для систем горячего водоснабжения, может выступить вода, ее температура достигает 95 или 115 градусов. Если речь идет о паре, то его температура достигает 180 градусов. Это будет зависеть от разновидности используемого котельного оборудования. Пользователи подчеркивают, размер и количество пластин должно быть подобрано таким образом, чтобы вода на выходе обрела максимальную температуру в пределах 70 градусов или меньше.

Отзывы о некоторых преимуществах теплообменника пластинчатого типа

Пластинчатый теплообменник для ГВС, по мнению потребителей, обладает множеством преимуществ. Это выражено не только в способности обеспечить внушительный расход, но и в достаточно скромных размерах. Помимо прочего, диапазон подбираемых площадей обмена и расхода описываемого агрегата является очень широким. Самые малые обладают площадью поверхности в один квадратный метр или больше, они рассчитаны на протекание 0,2 кубических метров жидкости в течение 1 часа. Самый большой пластинчатый теплообменник ГВС для дома обладает площадью поверхности в 2000 квадратных метров, тогда как расход составляет 3600 кубических метров в час.

2016-09-14

Эффективный теплообменник для горячей воды от отопления позволяет существенно расширить возможности оборудования, работающего на обогрев помещений. Этот элемент выступает одним из основных агрегатов любого типа котла. Чем продуктивнее он работает, тем дольше и качественнее сумеет прослужить обогревательное оборудование.

Теплообменники, предназначенные для отопления в доме, бане, являются довольно сложными с технической точки зрения система. С их помощью осуществляется передача энергии между двумя теплоносителями — холодным и горячим. Чаще всего используют пар и жидкость, а несколько реже — газ.

Если говорить проще, то представляет собой устройство без собственного теплового источника. Работа осуществляется за счет использования энергии, идущей от вашей системы отопления внутри дома, бане, на предприятии. Потому печка, котел — это не теплообменники. А вот отражатель тепла газов дыма — да, поскольку за счет него осуществляется дополнительный обогрев помещения.

На эффективность передачи тепловой энергии влияет несколько факторов:

• Разница температуры между двумя средами. Если разница будет большой, тогда эффективность будет выше;
• Площадь контакта сред и теплообменника;
• Теплопроводность используемых в конструкции материалов, принимающих непосредственное участие в процессе теплообмена.

Отсюда можно сделать вывод, что теплообменником от отопления для подачи горячей воды может служить любая труба, которая будет передавать тепло от источника с температурой, отличающейся от температуры помещения.

Что использовать

В зависимости от тех или иных критериев, показателей, следует выбирать определенный тип теплообменника.

1. Если рабочей средой является смягченная или очищенная вода, тогда лучше использовать пластинчатые теплообменники.
2. Аналогичный вид теплообменника подходит для теплоносителей, которые не оставляют на стенках системы отложения. Это спирт, этилен и пр.
3. Разборные теплообменники чаще всего встречаются в крупных пунктах подачи тепла — в комплексной бане, котельне. Обусловлено это тем, что в котельнях качество используемого теплоносителя, то есть воды, оставляет желать лучшего.
4. Разборные теплообменные устройства для воды и системы отопления хороши тем, что их легко обслуживать, разбирать, удалять накипь из внутренних конструкций. При этом выполнить ремонт или замену отдельных элементов разборного или пластинчатого типа по силам даже новичках.
5. Паяные и пластинчатые теплообменники служат для ситуаций, когда нужен агрегат для отопления и подогрева воды в бане, бассейне. Плюс они отлично зарекомендовали себя как охладители промышленного оборудования.

Используемые материалы

Теплообменники, применяемые для горячего водоснабжения и работающие от системы отопления, могут выполняться из двух типов материалов:

Речь идет о пластинах, выполненных из данных материалов. Соединяются пластины между собой никелем или медью по средствам припайки и пайки соответственно.

Системы отопления с медной пайкой широко распространены в системах, отвечающих за централизованное отопление домов. А никелевый припой характерен для систем отопления, работающих на потребности промышленной сферы и при работе с химически агрессивными теплоносителями.

Теперь поговорим об особенностях пластин.

Чугун

Выбирая для подогрева воды дома, в бане от отопления чугунные теплообменники, важно детально изучить их основные особенности.

1. Они обладают большим весом, что следует принимать во внимание при разработке проекта системы отопления и водоснабжения котельной.
2. Чугунные устройства можно транспортировать по секциям, что существенно упрощает процесс доставки оборудования, его сборку и обслуживание.
3. При внушительном весе, чугунные теплообменники достаточно хрупкие. Потому при транспортировке важно избегать механических повреждений.
4. Чугунные теплообменники для отопления и водоснабжения боятся термического шока. Это говорит о том, что стенки агрегата могут деформироваться, если внутрь горячего теплообменника резко подать большое количество холодной среды.
5. Для чугуна характерна влажная, сухая коррозия.
6. Основное преимущество заключается в медленном остывании, хотя нагрев также осуществляется медленно. Это способствует заметной экономии на работе системы отопления и дальнейшего водоснабжения.

Сталь

Далее поговорим про стальные теплообменники, которые могут служить для подачи горячей воды через систему отопления.

1. Сталь не делает конструкцию очень тяжелой, потому система не пострадает. Это оптимальное решение для ситуаций, когда требуется теплообменник для подачи горячей воды, обслуживающий большую площадь.
2. Финишная сборка устройств стального типа осуществляется в заводских условиях. Они представляют собой моноблоки достаточно внушительных габаритов, что усложняет их доставку на место через узкие проемы.
3. Самостоятельно вернуть теплообменник из стали к жизни в случае повреждения практически невозможно, потому можно либо заменить агрегат полностью, либо демонтировать и отправить на ремонт в цех.
4. Для стальных теплообменников не страшен термический шок, механические нагрузки. Материал достаточно эластичен. Но все же длительное нахождение под воздействием чрезмерного тепла или холода может привести к появлению небольших трещин в местах сварных швов.
5. С точки зрения коррозии, для стального теплообменника опасность представляет только электрохимический ее тип. При постоянном воздействии агрессивной среды, может существенно сокращаться срок службы агрегата.
6. Из-за основных недостатков стали для теплообменника, часто внутренние стенки покрываются чугуном, делая тем самым конструкции максимально надежными, эффективными.
7. При прохождении тепла через теплообменник стального типа, система быстро нагревается, но быстро и остывает. Отсюда большие затраты на топливо.

Нюансы расчета теплообменника

Итоговая цена системы может составлять от 200 долларов до 2000 у.е., а то и больше. Здесь главное рассчитать необходимые показатели теплообменника, чтобы определить оптимальные характеристики оборудования, подходящего для ваших целей.

Но на практике выполнить эту задачу самостоятельно сложно. Все потому, что производители тщательно скрывают секреты своих разработок от посторонних лиц. Это приводит к необходимости обращаться напрямую к производителям, поставщикам.

Они, используя специальные расчетные программы, выполняют соответствующие подсчеты для конкретно вашей ситуации. Предварительно выполняется оценка ситуации, проверяется текущее состояние объекта. Плюс производитель обязательно интересуется целями, которые вы преследуете, и финансовыми возможностями. На основе всей собранной информации выполняется грамотный расчет.

Чтобы вы не переплатили за систему водоснабжения и отопления, рекомендуем обращаться к проверенным фирмам, которые зарекомендовали себя с положительной стороны, имеют хорошую репутацию на рынке.

Теплообменник – оборудование, в рабочем блоке которого налажен теплообмен между элементами с различными температурами.

Достоинства систем отопления на основе теплообменников:

• легкость в эксплуатации и простота технического обслуживания;
• долговечность;
• равномерность отопления больших площадей;
• удобная система терморегулирования;
• отсутствие громоздких радиаторов;
• тепловой комфорт в помещении.

Материалы изготовлени

Технология получения теплообменивающих устройств предусматривает их изготовление из материалов: латунь, медь, силумин (кремниево-алюминиевый сплав), нержавеющая сталь. Выбор материала зависит от конечной цели использования оборудования. Медные устройства применимы при изготовлении пива, а латунь чаще выбирают для комплектации оборудования, использующего повышенное давление.

Сферы применения

Выделяют следующие сферы использования теплообменивающего оборудования:

• системы охлаждения;
• отопительные системы;
• системы кондиционирования;
• химическая промышленность;
• обогрев бассейнов;
• солнечные коллекторы;
• машиностроение;
• вентиляционные системы;
• металлургия;
• фармация;
• автопроизводство;
• пищевая промышленность.

Помимо этого, возможно применение теплообменивающего оборудования для отопления частных домовладений. Установить устройство можно как самостоятельно, так и с помощью мастера. Использование такой техники помогает равномерно распределить тепло в помещении.

Классификация

Классификация теплообменников предусматривает их деление на такие виды:

Пластинчатые устройства включают набор пластин с волнистыми каналами со штамповкой и поверхностями, предназначенными для циркуляции жидкостей. Пластины соединены при помощи прорезиненных прокладок и стяжек. Преимущества подобных устройств – легкость в применении и компактность.

Пластинчатые теплообменники находят все более широкое применение. Сфера их использования не ограничивается только промышленным оборудованием, возможен также монтаж этих устройств в жилых домах для монтажа отопительных систем.

Пластинчатые теплообменники классифицируются на группы:

• неразборные (они же сварные и паяные);
• полусварные;
• разборные.

Разборные устройства наиболее популярны. В них пластины разделены при помощи резиновых уплотнителей. Установка не занимает много времени, а эксплуатация не вызывает трудностей.

Классический вариант пластинчатых теплообменников имеет входные и выходные патрубки на поверхности передней плиты. Некоторые устройства имеют патрубки и на передней, и на задней панелях. Рабочие среды подсоединяются к патрубкам посредством фланцевых, резьбовых, стальных соединений. Некоторые модели имеют меньшее количество патрубков, тогда теплоносители подсоединяются непосредственно к плите.

Трубчатые теплообменники включают трубы малого диаметра, вваренные в другие трубы. Достоинствами устройства считается применение в условиях повышения давления.

По критерию способа теплообмена техника подразделяется на смесительную и поверхностную. Устройства смесительного типа передают тепло при плотномконтактировании носителей. Поверхностные теплообменники содержат два контура, в которых происходит перемещение сред с отличными температурами. Обмен теплом между ними возможен через поверхностные элементы пластин, стенок, листов или труб, которые выполнены из теплопроводящих материалов (нержавеющей или высокоуглеродистой стали, сплавов цветных металлов). Этот тип оборудования применяется в жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленных предприятиях и в организации малого бизнеса.

Поверхностные теплообменники делятся виды: рекуперативные и регенеративные. Рекуперативные теплообменники характеризуются константным обменом тепла посредством стенок контуров при однонаправленном движении носителей. В регенеративных устройствах происходит поочередный контакт носителей с теплообменивающей поверхностью.

Рекуперативные теплообменники тоже классифицируются:

1. Погружные. Принцип работы предусматривает движение одного теплоносителя по змеевику, который погружен в бак, содержащий второй жидкий теплоноситель. Модель отличается удобством в применении, характеризуется оптимальной стоимостью.
2. Оросительные. Сфера применения – как конденсаторы в системах охлаждения. Теплобменники выглядят как змеевики из горизонтальных труб, которые размещены в вертикальной плоскости. У каждого ряда труб есть желоб, по которому на них стекает вода пониженной температуры. Вода, которая не испарилась, возвращается в систему благодаря насосу.
3. Витые. Представляют собой систему труб, намотанных на сердечник. Компактны и высокоэффективны.
4. Спиральные. Для оборудования характерен вид двух спиральных каналов, которыми обвита центральная перегородка. Предназначены для охлаждения и нагрева вязких жидкостей.
5. Кожухотрубные. Трубные решетки присоединены к кожуху посредством сварки. В них закрепляются трубы. Крепление их происходит плотно при помощи развальцовки. Решетки закрыты крышками на шпильках, болтах и прокладках. Кожух включает штуцера (патрубки). Принцип работы заключен в циркуляции носителя тепла в межтрубном пространстве и по трубам. Увеличение теплоотдачи происходит при помощи оребрения.
6. Секционные – последовательность секций, которые представляют собой кожухотрубные устройства.
7. Пластинчатые. Включают набор пластин с волнистыми поверхностями со штамповкой и каналами для движения жидкостей. Возможна работа только при пониженном давлении.

Кожухотрубный теплообменник

Строение и принцип работы

Механизм действия легко рассмотреть на примере пластинчатого теплообменника заводской сборки. Структура предусматривает два контура и четыре выхода. Пластинчатое устройство разделяет потоки по давлению и температуре. Теплоносителями выступают кислоты и другие жидкости.

Теплообменники для отопления предполагают подключение к одному контуру теплых полов, а к другому – теплоцентрали.

Прямое подключение центрального теплоносителя невозможно, поскольку это приводит к выходу из строя теплого напольного покрытия.

Это происходит из-за повышения давления в теплоцентрали, температурных перепадов и присутствия химически агрессивных веществ в теплоносителе.

Строение теплообменника представлено на рисунке ниже.

Схематичное устройство пластинчатого теплообменника

Структуру теплообменника составляют:

• станина, которая с одной стороны устройства прикрепляется к неподвижной прижимной плите и служит элементом опоры;
• пакет пластин, образующий между составляющими элементами каналы для теплоносителя;
• рама, которая состоит из подвижной прижимной плиты, неподвижной прижимной плиты и задней стойки;
• кожух, служащий для защиты устройства от внешних воздействий;
• шпильки, которые размещены по краю отверстий, через которые в устройство поступает теплоноситель;
• прокладка, необходимая для герметичности каналов;
• опорные и крепежные элементы (направляющие балки, несущая база, лапы станины и рамы, подшипники, болты, гайки, шайбы).

Синие и красные стрелки на рисунке обозначают направления движения холодного и горячего теплоносителя внутри теплообменника соответственно.

В быту применяют теплообменник, чей принцип функционирования основан на разделении потоков и поддержании автономного функционирования теплых полов при пониженном уровне рабочего давления в 1,5 бара и подключении чистой воды.

Структуру теплообменного оборудования составляют три группы пластин:

1. Набранные, принадлежащие автономной системе отопления с пониженным уровнем давления.
2. Набранные, принадлежащие центральной системе отопления с повышенным уровнем температуры и давления.
3. Разделительные, характеризующиеся малой толщиной и передающие тепло от централизованной системы к автономной.

Число и параметры пластин предопределяют мощность теплообменного оборудования. Каждое устройство предполагает установку очистительного фильтра. Он способен удержать грубые частицы: окалины, стружку и прочие. Фильтр нуждается в периодическом промывании очистительными растворами.

Принцип работы теплообменника

Принцип работы теплообменника заключается в передаче тепловой энергии от одного теплоносителя к другому. В устройство поступает прямая греющая среда и холодная среда. При прохождении их между пластинами по каналам происходит нагревание холодной среды. На выходе из теплообменника получают нагретую среду и обратную греющую среду. Внутри оборудования теплообменивающие жидкости движутся навстречу друг другу, то есть в противотоке, и не могут смешиваться, поскольку разделены пластинами.

Характеристики оборудования

Теплообменное оборудование маркируется следующими данными:

• уровень тестового давления;
• уровень максимального рабочего давления;
• уровень максимальной рабочей температуры;
• производитель.

Помимо этого, в комплектацию входят схема и техпаспорт на языке страны-производителя, в нужных случаях переведенный на язык продающей страны.

Возможно диагональное и вертикальное расположение контуров. При диагональном расположении контуров требуется производить установку только в вертикальное положение. Тогда возможно поступление горячей воды в теплообменивающий аппарат в направлении сверху вниз. При этом происходит передача тепла в автономную систему посредством разделительных пластин.

Вода на входе – повышенной температуры, а на выходе она снижена. При этом в контуре, принадлежащем автономной системе, движение теплоносителя происходит снизу вверх. На нижних уровнях происходит слабый нагрев воды, при приближении к верхним – нагрев усиливается. Это облегчает функционирование системы. Подача воды в оборудование возможна благодаря принудительной циркуляции.

Монтаж

Монтаж пластинчатого теплообменника, как наиболее распространенного, осуществляется по трем вариантам:

• параллельному;
• смешанному двухступенчатому;
• последовательному двухступенчатому.

При параллельном монтаже требуется установить терморегулятор. Этот способ экономит пространство, время, а также не требует больших затрат. Двухступенчатая смешанная схема обеспечивает значительную экономию теплоносителя. Это достигается благодаря использованию обратного тока теплой воды для обогрева потока с более низкой температурой.

Использование последовательной схемы применяет разделение входящего потока на две ветки. Одна из них проходит сквозь регулятор, другая – сквозь подогреватель. Далее оба потока смешиваются, после чего попадают в отопительный блок. Это экономит теплоноситель. Полная автоматизация оборудования невозможна.

Теплообменники закрепляются на стене с помощью крепежной ленты, консоли и уголка, прикрепленного к нижней части устройства. После этого требуется провести установку фильтров. Минимальное условие – присутствие фильтрующей системы в системе теплоцентрали. Перед установкой стоит подготовить краны и американки – резьбовые разъемные соединительные компоненты. Каждый из них включает в состав накидную гайку, прокладку и два фитинга. Важно правильно подбирать запчасти, чтобы они подходили к диаметру системы подключения. Тогда монтаж не вызовет затруднений.

Внешний вид пластинчатого теплообменника

Буржуйка с теплообменником. Видео

Про особенности изготовления буржуйки из газовых баллонов с теплообменником можно узнать из видео ниже.

Несмотря на широту сфер применения теплообменников, наиболее популярным является их использование в качестве дополнительной системы отопления. Оптимальные технические характеристики обеспечивают качественный прогрев помещений любой площади. Установка полов с теплообменниками не занимает много времени, они просты в эксплуатации и долговечны. Необходимо своевременно проводить профилактические осмотры системы, чтобы своевременно устранять возможные проблемы.