Разновидности и особенности теплообменников для горячей воды от отопления - СТРОИТЕЛЬНЫЙ ПОРТАЛ
Ktostroitdom.ru

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ПОРТАЛ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Разновидности и особенности теплообменников для горячей воды от отопления

Теплообменники в горячем водоснабжении

На сегодняшний день организация процессов по обеспечению водой — это одно из главных условий для создания уютной жизни граждан. Есть несколько различных способов того, как обеспечить водоснабжение, включая создание систем ГВС-сети, но одним из результативных способов сегодня является нагрев воды через отопительную сеть.

Теплообменники необходимо подбирать, исходя из условий монтажа и размещения, а также согласно запросам пользователей и общих возможностей, для монтажа и работы оборудования для отопления. В большинстве случаев только правильный монтаж и грамотный расчет позволяют гражданам забыть о том, что такое перебои или полное отсутствие горячего водоснабжения.

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

Нагрев воды через теплосети полезен в экономическом плане, так как теплообменники, при сравнении их с классическими котлами на электрической или газовой энергии, работают лишь на систему отопления, и ни на что больше. В итоге себестоимость горячей воды за литр будет намного ниже.

Теплообменники пластинчатого типа применяют энергию тепла в теплосетях для того, чтобы нагревать обыкновенную воду из водопровода. Нагреваясь за счет пластин теплообмена, горячая вода проникает во все точки для разбора воды, включая смесители, краны, душ.

При этом важно учесть и то, что нагреваема вода и вода, которая является носителем тепла, никак не взаимодействуют друг с другом в рамках обменника тепла. Среды для течения вод разделены между собой пластинками, размещенными в теплообменном аппарате, поэтому через них и проходит теплообмен.

Использовать воду, находящуюся в отопительных системах, нельзя для обеспечения бытовых нужд, это вредно и нерационально. Объясняется следующими причинами:

  • 1. Процессы подготовки воды для оборудования и котлов — это дорогая и, чаще всего, сложная процедура, которая требует специальных знаний, опыта и навыков.
  • 2. Для того чтобы смягчить воду и сделать ее менее жесткой для отопительной системы, применяются реагенты и химикаты, которые отрицательно сказываются на человеческом здоровье.
  • 3. В отопительных трубах за много лет скапливается большое количество отложений, также представляющих вред для человека и его здоровья.

Тем не менее, никто не запрещает использовать такую воду не по прямому назначению, а косвенно, ведь теплообменник для горячей воды отличается высокими показателями КПД.

Разновидности теплообменников для ГВС-систем

Сегодня их множество, однако среди всех самыми популярными для использования в быту являются два: это системы кожухотрубного и пластинчатого типа. Следует отметить, что кожухотрубные системы почти исчезли с рынков из-за низких показателей КПД и больших размеров.


Теплообменник пластинчатого типа для ГВС — это несколько гофрированных пластинок, расположенных на жесткой станине. Они идентичны друг другу по конструкциям и габаритам, однако следуют друг за другом, но по принципу зеркального отражения, и делятся между собой специализированными прокладками. Прокладки могут быть как стальными, так и резиновыми.

Из-за чередования пластин по парам появляются такие полости, которые при работе заполняются или жидкостью для нагрева, или носителем тепла. Именно за счет такой конструкции и принципа действия смещение сред между собой исключается полностью.

Посредством направляющих каналов жидкости в теплообменнике двигаются друг к другу, заполняя четные полости, после чего выходят из конструкции, получив или отдав некоторую часть энергии тепла.


Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС

Чем больше пластин по количеству и размеру будет в одном теплообменнике, тем большую площадь он сможет охватить, и тем больше будет его производительность и полезное действие при работе.

Для ряда моделей на балке направления между запорной плитой и станиной есть пространство. Его достаточно для того, чтобы установить пару-тройку плит такого же типа и размера. В таком случае плитки, устанавливаемые дополнительно, будут монтироваться парами.

Все теплообменники пластинчатого типа можно поделить на несколько категорий:

  • 1. Паяные, то есть неразборные и имеющие герметичный основной корпус.
  • 2. Разборные, то есть состоящие из нескольких отдельных плиток.

Главное преимущество и плюс работы с разборными конструкциями заключается в том, что их можно дорабатывать, модернизировать и улучшать, от есть удалять лишние или же добавлять новые пластинки. Что же касается конструкций паяных, то у них такой функции нет.

Однако более популярными сегодня являются пластинчатые паяные системы обеспечения теплом, и популярность их основана на отсутствии зажимных элементов. Благодаря этому они отличаются компактными размерами, которые никак не влияют на полезность и работоспособность.

Схемы подключения

У теплообменника, работающего по принципу вода-вода, есть несколько различных схем подключения, однако контуры первичного типа монтируются к трубкам распределения тепловой сети (она может быть частной или реализуемой городскими службами), а контуры вторичного типа — к трубопроводу водоснабжения.

Чаще всего только от решений по проекту зависит то, какой тип подключения разрешено применять. Также схема монтажа и ее выбор основаны на нормах «Проектирования теплопунктов» и в стандарте СП под номером 41-101-95. Если соотношение и разница максимально возможного водного теплопотока на ГВС к теплопотоку на отопление определено в рамках от ≤0,2 до ≥1, то основой является схема подключения в одну ступень, а если от 0,2≤ до ≤1, то из двух степеней.

Стандартная


Самая простая для реализации и экономически выгодная схема — это параллельная. При такой схеме теплообменники монтируются последовательно по отношении к регулирующей арматуре, то есть запорному клапану, а также параллельно всей тепловой сети. Для того чтобы достичь максимального обмена тепла внутри системы, необходимы высокие показатели расхода носителей тепла.

Двухступенчатая схема


Двухступенчатая смешанная система

Если использовать двухступенчатую схему, то при ней нагрев воды происходит или в паре независимых аппаратов, или в установке моноблока. При этом важно помнить о том, что схема монтажа и ее сложность будут зависеть от общей конфигурации сети. С другой стороны, при схеме из двух ступеней повышается уровень КПД всей системы, а также снижается расход носителей тепла (примерно до 40 процентов).

При такой схеме подготовка воды происходит за два шага. В ходе первого шага применяется тепловая энергия, нагревающая воду до 40 градусов, а в ходе второго шага вода греется до 60 градусов.

Подключение последовательного типа


Двухступенчатая последовательная схема

Такая схема реализуется в рамках одного из аппаратов для теплообмена ГВС, причем данный тип обменника тепла намного сложнее по устройству, если сравнивать его со стандартными схемами. Также он будет стоить намного дороже.

Расчет теплообменников

При определении теплообменника необходимо учитывать такие параметры, как:

  • 1. количество пользователей или жильцов;
  • 2. расход и норма расхода теплой воды за сутки на каждого потребителя;
  • 3. максимально возможная температура носителей тепла на определенный временной период;
  • 4. температура и другие показатели водопроводных вод на определенный временной период;
  • 5. допустимые показатели потери тепла (согласно нормативам, этот показатель не должен превышать 5 процентов);
  • 6. суммарное количество мест для забора воды (это могут быть краны, смесители или души);
  • 7. режим и работа оборудования (постоянная или периодическая).

Производительность и эффективность работы теплообменной системы для квартир в городе (в частности, при подключении к тепловой сети) рассчитывается по показателям работы в зимний период. Зимой температура носителей тепла может достигать 120/80 градусов.

При этом показатели во время весны или осени могут опуститься до уровня 70/40 градусов, а температура будет оставаться очень низкой вплоть до критичной отметки. Именно поэтому расчеты и показатели теплообменника важно проводить одновременно как для весеннего и осеннего, так и для работы во время зимы.

Важно и то, что никто не способен дать гарантии того, что эти расчет будут на 100 процентов верными. Все дело в том, что в сфере ЖКХ очень часто предпочитают игнорировать или пренебрегать стандартами для обслуживания конечного потребителя.

В частных секторах эти показатели намного точнее, ведь пользователь всегда уверен в эффективности и работоспособности котла и всей отопительной системы.

Разновидности теплообменников для горячего водоснабжения частного дома

Холодное и горячее водоснабжение – две инженерные системы, связанные с комфортными условиями проживания в частном доме. И если с водопроводом холодной воды все более или менее понятно, потому что это трубная разводка от насоса, который забор воды производит из колодца или скважины. То горячее водоснабжение – сеть более сложная, и условия ее эксплуатации в основном зависят от нагревательного элемента, в качестве которого чаще всего выступает отопительный котел. А так как котловых агрегатов очень много, имеется в виду их конструктивные особенности, то соответственно и вода в них будет нагреваться по-разному. Один из вариантов, который сегодня используется чаще остальных, это установленные в котле или вне него теплообменники для горячего водоснабжения частного дома.

Схема ГВС с установленным теплообменником

Свое название теплообменники получили по прямому своему назначению. То есть, в этих агрегатах происходит обмен температурами. А так как разговор идет о горячем водоснабжении, то понятно, что тепло от горячей воды передается холодной, чтобы на выходе она стала также горячей. А так как у ГВС нет свое источника тепла, то есть, напрямую вода в системе не нагревается от энергоносителя, то соответственно должен быть свой собственный нагреватель или система, которая нагревала бы воду. И такой системой выступает отопление.

Получается так, что горячая вода в отопительной системе проходит через теплообменник и часть своего тепла через стенки прибора отдает холодной воде, расположенной в какой-то емкости. И такие емкости называются бойлерами. А вся нагревательная технология называется косвенной, потому что нет прямого взаимодействия энергоносителя с конструкцией подогрева системы горячего водоснабжения.

Типы теплообменников

Самый простой теплообменник – это змеевик из металлической трубы. Понятно, что металл – идеальный материал с высокой теплопроводностью, а значит, передача тепла будет быстрой и максимально эффективной. И чем больше диаметр змеевика, чем больше в нем витков, тем интенсивнее он будет отдавать тепло, потому что таким образом увеличивается площадь теплообмена. Конечно, на интенсивность теплоотдачи будет влиять и разница между холодной водой в бойлере, и горячей в системе отопления. И чем разница будет меньше, тем лучше. Правда, необходимо отметить, что вода в скважине обычно составляет в среднем +10С, приплюсуйте сюда зимнюю температуру, то получается так, что при необходимости довести воду в ГВС до температуры +40-45С, нужно нагреть воду в отопительной системе до +80-90С.

Теплообменник-змеевик

Что касается материала, из которого змеевики теплообменники изготавливаются, то в основном используются или стальные, или чугунные приборы.

  • У обоих материалов высокая теплопроводность.
  • Стальные агрегаты весят меньше чугунных.
  • По показателю ударопрочности стальные выигрывают. Они не лопаются при ударах, как чугунные теплообменники. И в этом их большое преимущество.
  • Они также хорошо выдерживают перепады температур. То есть, оба материала держат высокие температуры, но при резком их изменении чугун трескается и лопается.
  • Правда, сталь быстрее коррозирует при соприкосновении с водой и кислородом. Если в теплообменнике постоянно находится вода (внутри и снаружи), то прослужит он долго, потому что в самой воде незначительная концентрация кислорода.
Читать еще:  Фасадные панели для наружной отделки дома: разновидности и способы монтажа

То есть, по многим техническим характеристикам стальные теплообменники лучше. В настоящее время эти приборы изготавливают и из медных труб. По всем показателям медные теплообменники превосходят и стальные, и чугунные, но у них есть один большой недостаток- слишком дорогое это удовольствие.

Внимание! Для изготовления змеевика из стали необходимо использовать трубу с минимальным диаметром 32 мм и толщиною стенки 5 мм.

Изготовление медного теплообменника

Пластинчатые теплообменники

Еще одна разновидность – это пластинчатые теплообменники для горячего водоснабжения. В основе их конструкции лежат гофрированные пластины, которые устанавливаются между плитами и сжимаются между собой специальными болтовыми соединениями.

По эффективности пластинчатые теплообменники превосходят трубные. Все дело в тех самых пластинах, за счет которых прибор и получил свое название. У них большая площадь теплоотдачи, их самих большое количество, нагреваются они от труб, которые пронизывают все пластины в четырех местах, отсюда, в принципе, и сильный их нагрев. На фото ниже показан такой агрегат.

Пластинчатый теплообменник

Но есть у этой разновидности одно большое преимущество – это возможность наращивать длину прибора за счет установки в него дополнительных пластин. При этом толщина самого гофрированного элемента небольшая (0,5-0,6 мм), а площадь теплоотдачи огромна. Даже установив дополнительно 10 элементов, можно повысить теплоотдачу прибора на 10-15%.

Внимание! Движение жидкости в коллекторах теплообменника создает турбулентность, которая увеличивает теплоотдачу прибора за счет самоочищения гофрированных пластин от различного рода наслоений и накипи.

Сами пластины изготавливаются из коррозионностойкой стали методом штамповки. Для герметизации стыков между собой и трубами коллекторов используются резиновые прокладки.

Технология прямого нагрева

О косвенном нагреве воды сказано, но есть и еще одна технология нагрева, которая называется прямой. То есть, теплообменник в системе горячего водоснабжения устанавливается непосредственно в топку отопительного котла. То есть, производится нагрев прибора непосредственно энергоносителем. Как показывает практика, в такой системе ГВС обычно устанавливаются агрегаты комбинированного типа. в основе их конструкции лежит трубный змеевик, по которому движется холодная вода. А для усиления теплоприема дополнительно устанавливаются пластины, тем самым увеличивая интенсивность забора теплоэнергии. На фото ниже такой агрегат показан. Кстати, эти приборы называются первичными.

Первичный теплообменник

Изготавливают их чаще всего или из нержавеющей стали, или из медного сплава. Необходимо отметить, что данный тип теплообменных приборов подвергается большим нагрузкам. Это касается не только температуры. Все дело в том, что внутри труб происходят процессы под действием высокой температуры, которые приводят к быстрому отложению на стенках минералов и различных солей. А это уменьшение диаметра трубы, а следствие – снижение интенсивности теплоотдачи в сторону проходимой по трубам воде. Поэтому очень важно, эксплуатируя водопроводную систему частного дома, уделять внимание качеству забираемой из скважины или колодца воды. А самое простое в этом случае – это установить фильтра разного назначения, то есть, организовать грамотно систему водоочистки.

Есть еще один вариант, связанный с нагревом воды для ГВС. Это установка бака на дымоход отопительного котла. В принципе, функции теплообменника здесь сыграет именно дымоходная труба, на которую водяной бак будет установлен и закреплен. Такая конструкция теплообменника для горячего водоснабжения частного дома достаточно эффективна, и при этом очень экономична. То есть, здесь нет сложных приборов и конструкций. Правда, необходимо обратить внимание на материал, из которого часть дымохода будет сооружаться. В данном случае лучше всего использовать трубы из нержавейки. Они не только легко справляются с коррозионными процессами, но и хорошо выдерживают высокие температуры, под действием которых не коробятся и не лопаются. Правда, стоить будет такой дымоход недешево. И это, в принципе, единственный минус устройства.

Установка теплообменника в топку печи

Заключение по теме

Выбрать ту или иную модель теплообменного устройства по конструктивным особенностям – это, значит, выбрать саму систему горячего водоснабжения. А точнее сказать, подход к реализации принципа нагрева воды для ГВС. Поэтому еще на стадии проектирования и планирования систем отопления и горячего водоснабжения надо учитывать, каким способом будет производиться нагрев воды.

Пластинчатые теплообменники в системах горячего водоснабжения. Снижение затрат при использовании новой схемы подключения теплообменника

Для формирования необходимого уровня комфорта в жилых и производственных помещениях необходима подача горячей воды. Есть несколько способов формирования, но в последние десятилетия популярность приобретают системы, в которых задействованы теплообменники для горячего водоснабжения и отопления. Это надежные, экономичные и эффективные агрегаты, характеризующееся компактными габаритами.

Данные установки производятся для обмена теплом между носителями, один из которых – отопление. Такое решение называют закрытым типом ГВС. Устройство является основным элементом приготовления горячей воды в системе. Теплообменник и горелка – это главные рабочие элементы котла.

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.

Изготовление теплообменника

Конструктивно теплообменники для горячей воды могут быть двух видов: внешние и внутренние. К первым относятся подкова и змеевик. Подкова очень легка в исполнении, но не отличается высокой мощностью: для ее изготовления нужно просто сварить две чугунные или стальные трубы – в результате вы получите агрегат с маленькой площадью контакта носителей и, следовательно, с низкой мощностью нагрева поступающей холодной воды.

Более удачным вариантом внешнего теплообменника будет змеевик – он изготавливается посредством сварки нескольких труб: чем больше труб вы используете, тем мощнее будет агрегат.

Внутренний теплообменник представляет собой бак, в который помещается трубка, нагревающая поступающую в нее воду. Чтобы смастерить такой прибор своими руками, вам понадобится:

  • стальной бак для воды;
  • стальная или чугунная трубка;
  • анод;
  • регулятор мощности.

Изготовление теплообменника не займет много времени: скрутите трубку в спираль, закрепите ее на стенках бака, а затем сделайте в емкости два выхода: нижний – для холодной воды, верхний – для горячей.


Наружный теплообменник

Схемы подключения

Если вы решили использовать пластинчатый теплообменник для отопления и ГВС в системе, то перед подбором определенной модели необходимо рассмотреть тип схемы подключения. Есть три варианта:

  • Независимая конфигурация подключения от теплоснабжения (так подключается бойлер).
  • Параллельная конфигурация или 1-ступенчатая предполагает монтаж оборудования параллельно отопительной коммуникации. Регулирование выполняется одним клапаном. Процесс представляет собой постоянное фиксирование заданной температуры среды. Это простая структура, обеспечивающая достаточный теплообмен, но потребляет большие объемы теплоносителя и предполагает подключение насосных станций. Эта схема экономична по монтажу.
  • Двухступенчатая конфигурация гарантирует рациональное использование энергии обратного потока. Подготовка жидкости выполняется в 2-х агрегатах. Первый нагревает воду до 40 градусов, второй продолжает процедуру и доводит показатели до заданной нормы. Это +60 градусов. Второй пластинчатый теплообменник ГВС может быть подключен параллельно или последовательно, в зависимости от выбранной инженерной схемы. Этот способ характеризуется низким расходом теплоносителя – до 40% и высоким КПД. Эта схема обеспечит экономию в процессе эксплуатации.

От грамотного выбора схемы подключения зависят расходы в эксплуатации и будут ли люди получать достаточное количество горячей воды. Но чтобы схемы были работоспособны, необходимо грамотно подобрать теплообменник для отопления. В параметрах учитывается связка гидравлического режима водоснабжения и отопления.

Применение стандартных схем ГВС

На сегодняшний день существующие нормативные документы регламентируют выбор схемы построения ГВС при проектировании тепловых пунктов. Согласно СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» в зависимости от соотношения максимального потока теплоты на горячее водоснабжение Qhmax и максимального потока теплоты на отопление Qomax могут применяться следующие схемы ГВС:
* Параллельная одноступенчатая схема может также применяться в случае теплоснабжения от небольших котельных (

Параллельная одноступенчатая схема. Преимущества этой схемы: простота и относительная дешевизна. Недостатки — схема неэкономична по расходу теплоносителя, ее применение ведет к увеличению мощности насосных станций и диаметров теплосетевых труб.

Среди двухступенчатых схем наибольшее распространение в России получила двухступенчатая смешанная схема подключения ГВС.

Двухступенчатая смешанная схема является достаточно простой и позволяет экономить до 40% расхода теплоносителя по сравнению параллельной одноступенчатой схемой. Но она при этом обладает рядом недостатков:

  • сильное взаимное влияние горячего водоснабжения и отопления;
  • относительно быстрое загрязнение первой ступени;
  • необходимость тщательного подбора теплообменника;
  • высокий уровень капиталовложений на приобретение двух теплообменников.

Двухступенчатая последовательная схема используется значительно реже, так как, несмотря на значительную экономию теплоносителя (экономия до 60% относительно параллельной одноступенчатой схемы), имеет ряд существенных недостатков:

  • сложность расчета;
  • необходимость увязки работы горячего водоснабжения и отопления;
  • периодические перегревы воды в системе отопления, что увеличивает ее износ;
  • колебания температуры в здании;
  • высокий уровень капиталовложений на оборудование для автоматизации и на приобретение двух теплообменников;
  • частые нарекания в адрес автоматизации процесса.

Согласно СП 41-101-95 п. 3.20, могут применяться также другие схемы присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям, обеспечивающие минимальный расход воды в тепловых сетях, экономию теплоты, при технико-экономическом обосновании.

Решение «Ридан»

предлагает альтернативную схему ГВС — схему с «заниженной обраткой» ГВС. Использование схемы возможно при условии применения пластинчатого теплообменника (для кожухотрубного теплообменника экономический эффект отсутствует). Предлагаемая схема идентична параллельной одноступенчатой схеме, но отличается расчетом теплообменника на температуры не 70/30 (для графика 150/70), а на более низкую температуру обратки горячей воды (

Технологическая схема горячего водоснабжения с «заниженной обраткой»

Преимущества по сравнению с одноступенчатой схемой:

  • эономия теплоносителя при равных тепловых нагрузках– до 40%;
  • высвобождение теплотранспортного резерва тепловой сети для обеспечения пиковых нагрузок или присоединения новых потребителей;>/li>
  • схема обладает большей эффективностью по обеспечению необходимой температуры горячего водоснабжения, что особенно важно при недостаточно высоких температурных параметрах теплоносителя тепловой сети или при недостаточной разнице давлений между прямой и обратной трассой тепловой сети.
Читать еще:  Выбираем навесной шкаф в ванную комнату

Преимущества по сравнению с двухступенчатыми схемами:

  • снижение затрат на приобретение теплообменника (приобретается один теплообменник вместо двух);
  • снижение стоимости обвязки (до 50%) и монтажа;
  • возможность работы на малых перепадах давления;
  • отсутствие влияния на гидравлику системы отопления;
  • упрощение и снижение затрат (до 25%) на обслуживание оборудования за счет применения одного теплообменника;
  • упрощение системы теплоснабжения, малые габариты узла тепловой схемы;
  • низкое гидравлическое сопротивление.

ООО «МЗ Тепло Системы»производит сервисное обслуживание и ремонт теплообменников в Москве и на территории Центрального Федерального Округа.

Список обслуживаемых областей: Москва, Московская, Калужская, Ярославская, Тверская, Тульская, Рязанская, Тамбовская, Липецкая, Тверская, Смоленская, Ивановская, Курская, Костромская, Владимирская, Брянская области и др…

Офис: г. Москва, ул. Б. Косинская д. 27 стр. 2.

Склад: г. Москва, ул. Электродная д. 3 Б.

тел.

тел./факс

моб. тел.

E-mail: [email protected] отдел продаж

E-mail: [email protected] сервисная служба

Как рассчитать модель для конкретного здания

Чтобы теплообменник был эффективен в системе отопления и горячего водоснабжения, при выборе необходимо учитывать следующие параметры:

  • число потребителей;
  • объем воды, необходимый 1 потребителю в сутки (для информации, согласно СНиП предел установлен в 120 литров на 1 человека);
  • нагрев теплоносителя, в центральных сетях его температура составляет в среднем 60 градусов;
  • устройство используется постоянно или будет отключаться – режим эксплуатации;
  • средние температурные значения холодной воды зимой;
  • допустимые тепловые потери, стандартное значение – 5%;
  • число сантехнических приборов, к которым подключена ГВС.

Для расчетов потребуются и другие данные, в зависимости от ситуации и условий. Результатом данного расчета будет модель, которая сможет поставлять необходимые объемы горячей воды для конкретного жилища.

Монтаж теплообменника

Когда все компоненты готовы, можно приступать к монтажу теплообменника. В случае с внешним агрегатом работа выполняется следующим образом:

  • на входе и выходе сваренной конструкции нарежьте резьбу;
  • с помощью муфты соедините вход теплообменника с системой отопления
  • используя аналогичную муфту, соедините выход теплообменника с трубой горячего водоснабжения.

Внутренний теплообменник монтируется по такой схеме:

  • вблизи батарей отопления установите бак с трубкой-термонагревателем;
  • рядом с трубкой внутри бака установите анод;
  • через нижний выход проведите в бак трубу отопительной системы, а через верхний – трубу, которая будет забирать холодную воду.

По желанию можете подключить к нагревательной трубке регулятор мощности, а к нему – термостат для управления температурой нагрева воды.

Важно! Верх и низ стального бака должны быть запаяны, чтобы предостеречь попадание в емкость воздуха, который будет забирать температуру, предназначенную для нагрева воды.

Как видим, даже столь сложный агрегат системы отопления, как теплообменник для горячей воды, вполне реально соорудить и установить своими руками. Главное – детально продумать каждый шаг: от выбора материала до финального подключения. Так что не пренебрегайте предложенной вам инструкцией – она поможет избежать ошибок в обеспечении собственного дома бесперебойной горячей водой.

Выбор теплообменного оборудования для ГВС

Если инженерный расчет теплообменников отопления и горячего водоснабжения был сделан правильно, и в здании установлена грамотно подобранная модель оборудования с учетом условий эксплуатации, можно рассчитывать на надежную работу оборудования в течение 15 лет. Не стоит пренебрегать услугами профессиональных мастеров, это сформирует дополнительные гарантии производительности и безопасности системы.

На российском рынке представлены установки от именитых брендов и пластинчатые теплообменники российского производства, вторые не менее надежны, но доступны по стоимости. Так, пользуется спросом теплообменник для системы горячего водоснабжения Ридан (группа компаний Данфосс), его предпочитают купить даже состоятельные потребители. Поэтому выбор устройства лучше делать не по торговой марке, а согласно параметрам конкретного строения и техническим характеристикам аппарата. Лучше, если это сделает профессионал.

Виды и особенности теплообменников для горячей воды системы отопления.

Оглавление:

  • Теплообменник. Что это такое? Устройство системы
  • Основные виды теплообменников
    • Разборные теплообменники
    • Паяные теплообменники (неразборные)
  • Основные материалы для теплообменных агрегатов
    • Теплообменное оборудование из чугуна
    • Стальное теплообменное оборудование
  • Изготовление аппарата своими руками
  • Особенности монтажа теплообменного оборудования
  • Борьба с накипью в системе
  • Особенности расчета теплообменника для ГВС

Использование эффективного теплообменного аппарата для горячей воды позволяет заметно расширить возможности оборудования, которое предназначено для обогрева помещений. От продуктивности его работы во многом зависит качественная и продолжительная работа ядра всей системы — обогревательного котла.

Теплообменник. Что это такое? Устройство системы

Теплообменник, используемый в целях отопления, является достаточно сложным техническим устройством. Данные аппараты передают энергию между двумя теплоносителями, один из которых – горячий, другой – холодный. Как правило, в качестве проводника тепла используется пар или жидкость, намного реже применяют газ.

Данное оборудование не имеет собственного теплового источника. Процесс функционирования системы осуществляется за счет использования энергии, которая идет от системы отопления дома или предприятия. Эффективность передачи тепловой энергии зависит от нескольких основных факторов:

Разница температуры между двумя средами. Чем выше разница, тем продуктивнее функционирует система;

Площади контакта сред и теплообменного аппарата;

Теплопроводности материалов, из которых изготовлена сама конструкция, принимающая непосредственное участие в процессе теплообмена.

По сути теплообменником для подачи горячей воды, работающим от системы отопления, может служить любая труба, которая будет передавать тепло от источника с температурой, отличной от температуры помещения. Вы можете легко в этом убедиться если посмотрите видео, которое выкладывают на yotube мужики с прямыми руками.

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:

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.

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»:

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).

Изготовление аппарата своими руками

Конструкция внутреннего теплообменника представляет собой некий бак, с помещенной в него трубкой. Чтобы изготовить такой аппарат своими руками Вам необходимо использовать:

Для изготовления теплообменника необходимо скрутить трубку в спираль. Далее в емкости делается два отверстия – выхода. Нижний из них будет использоваться для холодной воды, верхний — для горячей.

В сети существует отличное видео как самостоятельно изготовить элементарный теплообменик, но в рамках сайта его не размещаем, тк автор использует ненормативную лексику. Посмотреть можно самостоятельно на youtube.

Особенности монтажа теплообменного оборудования

Как только все детали аппарата будут готовы, можно приступать непосредственно к монтажу. Эта операция имеет следующую последовательность:

Нарезание резьбы на входе и выходе теплообменного аппарата;

Соединение входа оборудования с системой отопления при помощи специальной муфты;

Аналогичная муфта используется для соединения выхода теплообменника с трубой ГВС.

В случае использования аппарата внутреннего типа, необходимо выполнить следующие действия:

Внутри бака монтируется анод;

Через низ бака подводится труба, соединенная с отопительной системой, через верх – труба забора холодной воды.

Сверху и снизу бак должен быть надежно запаян. Такие меры позволяют избежать попадания воздуха в емкость, что может негативно сказаться на теплопотерях.

Борьба с накипью в системе

Одной из основных проблем эксплуатации любых теплообменных аппаратов является образование накипи.

Слой накипи выступает как некий теплоизоляционный материал, который препятствует быстрому нагреву теплообменника до нужной температуры, из-за чего приходится затрачивать больше электрической энергии.

Сегодня производители используют в своих конструкциях отполированные особым образом трубки, изготовленные из специальных материалов.

Новейшие достижения в борьбе с накипью основаны на магнитном воздействии на воду, что позволяет снизить количество отложений. Образец установки для удаления известковых отложений показан на фото выше.

Особенности расчета теплообменника для ГВС

Выполняя расчет теплообменных аппаратов необходимо учитывать следующие параметры:

Количество пользователей, которые будут использовать теплообменное оборудование;

Приблизительный расход горячей воды, необходимый на одного потребителя;

Максимальная температура теплоносителя;

Температура воды в указанный период;

Теплопотери, на которые, исходя из практических соображений, закладывается порядка 5%;

Количество точек водозабора, которым относятся все имеемые в помещении краны, смесители и душ;

Период эксплуатации: постоянный/периодический.

Как правило, производительность теплообменника рассчитывается по данным зимнего периода, когда от аппарата требуется максимальная мощность.

Читать еще:  Особенности выбора металлических компьютерных столов

Как видно, каждый вид теплообменника имеет схожий принцип работы. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, поэтому выбор того или иного типа напрямую будет зависеть от решения конкретных задач, которые перед вами стоят.

Теплообменник для ГВС от отопления — виды и варианты установки

Наличие теплой воды — нормальное требование для комфортного существования. Вот только далеко не везде есть возможность подключиться к централизованному источнику горячей воды. В большинстве частных домов и в некоторых многоэтажках приходится заботиться об этом самостоятельно. Один из вариантов — использовать теплообменник для горячей воды от отопления. Во всяком случае, в отопительный сезон будете с горячей водой.

Принцип работы

Теплообменники для приготовления воды ГВС работают по бесконтактному принципу. Устройство их может быть разным, но принцип действия не отличается — работают они по принципу теплопередачи. Есть нагретый теплоноситель (в данном случае из системы отопления), который подается в трубы/каналы теплообменника. Горячий теплоноситель отдает часть тепла трубкам, по которым течет. По другим, параллельно расположенным каналам, течет вода, которую необходимо нагреть. Контактируя с нагретыми теплоносителем стенками, она нагревается. Именно так и работает теплообменник для горячей воды от отопления.

Принципиальная схема использования теплообменника для подготовки горячей воды от отопления

Чтобы нагрев был эффективным, теплообменник должен быть сделан из материала с высокой теплопроводностью. Обычно это металлы — медь, нержавеющая сталь. Медь — дорогой металл, но имеет отличную теплопроводность. Нержавеющая сталь хуже проводит тепло, но за счет прочности стенки могут быть очень тонкими, что делает такие теплообменники тоже эффективными.

Как использовать теплообменники для получения ГВС от отопления

Есть несколько возможностей нагревать воду для бытовых нужд при помощи теплообменника и отопления:

  • Нагрев проточной воды. Недостаток — ограниченные возможности по расходу горячей воды, отсутствие запаса, сложность реализации поддержания стабильной температуры (надо организовывать узел подмеса или ставить контроллер). Достоинства — требуется мало места, малое количество компонентов.
  • Нагрев воды в какой-то емкости. Теплообменник для горячей воды от отопления опускается в какую-то емкость, заполненную водой. По сути, это уже бойлер косвенного нагрева. Но в нем установлен теплообменник и подключается он к ГВС. Но речь сейчас не о них, так что не в этой статье.

Самый элементарный теплообменник — труба, по которой бежит теплоноситель

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.

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).

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.

Схемы подключения

Кроме типа теплообменника, надо выбрать еще и способ его подключения. Есть несколько типовых схем. В любом случае, два выхода подключаются к отоплению, один — к холодному водоснабжению, один — к разводке горячей/подогретой воды.

Параллельная (стандартная)

В самом простом случае теплообменник для горячей воды от отопления подключают параллельно существующей системы. Такая схема проще всего в реализации, но для достаточного нагрева необходимо, чтобы теплоноситель двигался активно. То есть, обязательно в подаче теплоносителя наличие циркуляционного насоса. В системах с естественной циркуляцией такой тип установки малоэффективен.

Теплообменник для горячей воды от отопления: схема параллельного подключения

При монтаже, подача теплоносителя всегда подключается к верхнему патрубку, а обратка — к нижнему. При подключении воды ситуация противоположная — холодная вода подключается в нижний патрубок, гребенка горячей — к верхнему.

Схема обвязки теплообменника для ГВС от отопления

Простейшая схема обвязки содержит отсечные краны на всех четырех патрубках — для возможности отключения, чистки, технического обслуживания. Также на входе от отопления устанавливается грязевик — фильтр с мелкой сеткой. Так как зазоры в теплообменнике совсем небольшие, попадание окалины либо других загрязнений может вызвать закупорку каналов. Такой же фильтр желательно установить на вводе холодной воды — дольше будет работать оборудование.

Данную схему можно усовершенствовать, сделав рециркуляцию горячей воды в гребенке ГВС (закольцовывают после последней точки разбора). При таком построении, тепло неиспользуемой горячей воды не пропадает, а используется: вода из гребенки ГВС подмешивается к холодной воде из водопровода. На подогрев поступает уже не совсем холодная, а теплая. Теплообменник для горячей воды от отопления только доводит ее до требуемой температуры.

Обвязка с контуром рециркуляции ГВС

При разборе нагретой воды, на подогрев идет преимущественно вода из трубы холодного водоснабжения. Когда разбора нет, по кругу насос «гоняет» теплую, нагрузка на котел отопления совсем небольшая.

Управление температурой происходит при помощи датчика и регулирующего клапана, установленного на обратке (можно и на подачу поставить). Показания с датчика (температура воды в выходной ветке на ГВС) поступают на прибор управления. По результатам сравнения с выставленными данными, регулируется интенсивность потока теплоносителя, тем самым регулируется интенсивность нагрева.

Двухступенчатая

Всем хороши описанные выше схемы, кроме того, что для нагрева должен проходить большой поток теплоносителя. Иначе вода не успеет прогреться. Второй недостаток — приходится «заворачивать» поток теплоносителя из системы отопления. При большом расходе и недостаточной мощности отопительного котла, в холода могут быть заметны понижения температуры. Для более рационального использования тепла придумали двухступенчатую систему подключения теплообменников.

Один из вариантов двухступенчатого подключения теплообменников

В данном случае первичный нагрев идет от обратного трубопровода отопления. Тем самым более рационально используются энергоносители. Доводится температура до нормы при помощи повторного нагрева, но уже от теплоносителя, который идет на подачу. Подключить теплообменник для горячей воды от отопления можно параллельно — как на верхней схеме. Второй вариант представлен на нижней — в разрыв подающей трубы от системы отопления.

Вариант двухступенчатого нагрева

При использовании второй схемы, первичный нагрев происходит от обратки. Нагретая в этом теплообменнике вода подается на второй, установленный на подаче. Тут она доводится до нужной температуры и уходит потребителю.

Есть еще схема двуступенчатого нагрева с использованием тепла от рециркуляции горячей воды. В этом случае рационально используется тепло ранее нагретой воды.

Первичный нагрев — от рециркуляции горячей воды, окончательный — от системы отопления

При использовании любой из этих схем, нагрузка на котел значительно снижается. Утилизируется то тепло, которое раньше не использовалось. Тем самым эти схемы помогают экономить на энергоносителях.

Для нормальной работы теплообменника, подключенного по любой из схем, при монтаже необходимо соблюдать технологические требования. Обязательно соблюдение уклона труб ГВС в сторону точек разбора. Если трасса проходит над дверью, в высшей точке ставят воздухоотводчик. Кроме того, при длинной трассе, необходимы дополнительные автоматические или ручные устройства для сброса воздуха (воздухоотводчики). В противном случае могут быть проблемы с подачей воды.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector