Кожухотрубный теплообменник: типы, устройство конструкции, принцип действия, маркировка

Как это работает

1. Тепло от пластин переходит на поверхность внешней трубки и далее воде в контуре отопления. Когда задействовано отопление в зимний период, а горячая вода не включена, то жидкость циркулирует только по контуру отопления, а контур ГВС перекрыт.
2. Как только открывается горячая вода, перекрывается контур отопления и запускается контур ГВС. Тепло от внешнего контура и всего теплообменника в целом переходит в воде, текущей по внутренней полости. Как только кран горячей воды перекрывают, возобновляется ток в отоплении.

Единовременно работает только один контур. Второй в это время перекрывается. Сделано это для снижения влияния на выходную температуру воды от нагрева теплоносителя и наоборот, контролируя тем самым, куда будет расходоваться тепло от газовой горелки или сжигания другого типа топлива.

Схема работы газового котла с битермическим теплообменником

В целом котлы с биметаллическими теплообменниками получаются на 10-15% дешевле и лишь на 1-2% ниже по КПД систем с раздельными теплообменниками. Это достигается за счет снижения затраченного материала без усложнения техпроцесса и за счет отсутствия трехходовых клапанов и регулирующей арматуры.

Сечение труб подбирается таким образом, чтобы не повышать скорость течения воды и не снижать напор, так что даже дополнительного увеличения площади теплообмена с камерой сгорания не требуется.

Общие сведения о битермическом теплообменнике

Классические теплообменники для котлов предусматривают разделение камер нагрева. То есть для обслуживания отопительных контуров предназначается одна камера — как правило, основная, а для ГВС — второстепенный радиатор. Такое исполнение имеет немало преимуществ, однако на фоне объединенных камер нагрева становятся очевидны и его слабые стороны. При этом будет неправильно считать, что во втором случае вода смешивается — такой принцип не допускает и битермический теплообменник. Что это такое в плане подхода к обслуживанию воды? Это то же самое радиаторное оборудование, но с общим корпусом, в котором заключены и камеры для нагрева теплоносителя, и отсеки для подготовки бытовой воды. В битермических системах тоже действует принцип разделения зон обслуживания разных сред, но это относится именно к внутреннему разграничению камер. В то время как стандартный разделенный теплообменник изначально содержит две разные камеры.

Материалы

Вещества передают тепло по-разному. Нужно учесть давление, максимальную температуру нагрева, стойкость к коррозии. Материалы теплообменника:

• сталь;
• чугун;
• медь;
• алюминий.

В чем различия?

Стальной

Теплообменник из стали — самый прочный. Хорошо переносит давление, перепады температуры. Поддается ремонту, дешевле других материалов. Недостаток – сильная коррозия. Долго служат теплообменники из нержавеющей стали.

Чугунный

Чугунные модели хорошо переносят воздействие воды, плохо поддаются коррозийным действиям. Нагреваются дольше стальных, но дольше остаются горячими. Хрупкость материала не допускает ударов.

Чтобы устранить накипь, теплообменник промывают с периодичностью:

• раз в год, если используется проточная вода;
• раз в 2 года, при использовании антифриза;
• раз в 4 года, когда теплоноситель — очищенная вода.

Чугун — самый тяжелый материал.

Медный

Медь хорошо передает тепло, поддается пайке, имеет небольшой вес. Почти не поддается коррозии.

Недостатки — стоимость, быстро прогорают.

Алюминиевый

Легкий теплообменный аппарат, с хорошими тепловыми характеристиками. Не выносит накипи, требует ежегодного ухода. Недостатки — тяжелая пайка, сварка.

Область использования

Сегодня есть несколько разновидностей теплообменников.

При этом каждый из приборов имеет уникальную конструкцию и особенность работы:

• спаянный;
• разборной;
• полусварной;
• сварной.

Устройства с разборной системой зачастую применяются в тепловых сетях, которые подведены к жилым домам и зданиям разного предназначения, в климатических системах и холодильных камерах, бассейнах, теплопунктах и контурах ГВС. Паяные приборы нашли свое предназначение в морозильных установках, вентиляционных сетях, устройствах кондиционирования, промышленном оборудовании разного предназначения, компрессорах.

Подробное устройство пластинчатого теплообменника

Полусварные и сварные теплообменники применяются в:

• вентиляционных и климатических системах;
• фармацевтической и химической области;
• циркуляционных насосах;
• пищевой сфере;
• системах рекуперации;
• аппаратах для охлаждения приборов разного предназначения;
• в отопительных контурах и ГВС.

Наиболее популярным видом теплообменника, который применяется в быту, является паяный, обеспечивающий обогрев либо охлаждение теплоносителя.

Возможные неисправности

Стальные изделия подвергаются коррозии и подлежат замене Большинство неполадок требует вмешательства специалистов. Некоторые может устранить и пользователь:

• Снижение давления – если вызвано загрязнением, достаточно почистить теплообменник. При неправильном подключении к сети нужно сверить подсоединение с чертежом в инструкции.
• Снижение КПД – при механическом загрязнении устройство промывают. Если причина в накоплении масла, некондиционных газов, устанавливают дополнительные устройства для их вывода.
• Протечка – чаще всего вызвана разложением уплотнителей. Их заменяют.
• Смешение рабочих сред – возникает при коррозии пластин или трубок. Пластины можно заменить частично, кожухотрубный теплообменник придется ставить новый.

Типы теплообменников

Функции теплообменников для котлов достаточно многочисленны и важны, поскольку именно от данного прибора во многом зависит назначение и конструкция самого используемого котла. Кроме этого с помощью теплообменника холодный теплоноситель получает необходимый объем тепла от уже нагретого. Еще одна важная функция: устройство осуществляет передачу энергии тепла от теплоносителя к санитарной воде, а также от сгораемого газа непосредственно к теплоносителю.

В зависимости от способа передачи тепла жидкостям выделяют следующие виды теплообменников:

1. Первичный – передача энергии осуществляется от газа к теплоносителю;
2. Вторичный (водоводяной) – передача энергии осуществляется от жидкости к теплоносителю;
3. Битермический (совмещенный), особенностью которых является двойной обмен тепла от теплоносителя к воде и от газа к теплоносителю.

Как почистить теплообменник?

Очистка теплообменника проводится по окончании отопительного сезона. Для проведения работ достаточно иметь в наличии стандартный набор инструментов. Перед началом работ необходимо отключить котельный агрегат от газовой сети (магистральной или локальной) и электричества.

Рассмотрим, как чистить напольный газовый котел

• первым делом демонтируется горелочное устройство;
• от газового клапана требуется отсоединить все провода;
• из камеры сгорания извлекается термопара, которую соединяет с газовым клапаном капиллярная трубка;
• отсоединяется патрубок подачи топлива;
• откручиваются болты или гайки (4 шт), фиксирующие плиту с горелкой, узел в сборе извлекается наружу.

Горелку газового котла удобно чистить старой зубной щеткой. Сажу также необходимо удалить с датчика контроля пламени, запальника, пьезоэлектрического устройства для автоматического розжига.

Чтобы добраться до теплообменника котла, снимают верхнюю крышку агрегата, отсоединяют датчик тяги и дымоход, снимают утеплитель, демонтируют крепеж кожуха и сам кожух. Получив доступ к теплообменнику, необходимо снять с него турбулизаторы.

Для чистки турбулизаторов подходит мягкая металлическая щетка, а сам теплообменник освобождается от наслоений сажи миниатюрным скребком, выполненным из тонкого металла. Также используется кисть на длинной ручке. В первую очередь очищаются и обметаются дымогарные трубы, затем следует убрать сажу, осыпавшуюся на днище.

Очистка настенного котла осуществляется зубной щёткой

Чистка настенного теплогенератора. После отключения подачи газа требуется демонтировать переднюю панель котла. Затем откручивается передняя крышка, которая закрывает камеру сгорания. Рекомендуется прикрыть форсунки листом плотной бумаги, чтобы горелка не засорилась падающей сажей. Чистка теплообменника двухконтурного котла своими руками выполняется при помощи старой зубной щетки либо щеточки с металлической щетиной. После того как прочистка завершена, необходимо обмести теплообменник кисточкой и аккуратно вынуть бумагу с собранной сажей. Как выполняется процедура, смотрите на видео ниже.

Промывка одноконтурного и двухконтурного газового котла

Промывка теплообменника газового котла необходима для удаления внутренних отложений, которые способны нарушить нормальную циркуляцию теплоносителя в отопительной системе и вызвать проблемы с подачей горячей воды в локальную систему ГВС. Также в отложениях могут присутствовать вещества, разрушающие металл.

Насколько часто требуется выполнять данное мероприятие, зависит от вида теплоносителя. Если в системе циркулирует очищенная вода, достаточно делать профилактику раз в четыре года, удаляя отложения. Систему с антифризом следует промывать каждые два года и регулярно менять теплоноситель – под воздействием высоких температур он со временем меняет свойства и может стать опасным для металлических элементов системы.

Классификация, принцип работы

В газовом котле две среды – газ, жидкость. Чтобы температуру воздушной среды, полученную при горении газа, передать теплоносителю, используют теплообменник. Бывают:

• первичные;
• вторичные;
• биотермические (совмещенные).

Первичные

Первичные — теплообменники, получающие тепло от источника. Включены в контур отопления. Располагаются в котле над газовыми форсунками (змеевик, обросший пластинами). По трубкам проходит теплоноситель, чаще вода. Горячие газы, проходя через пластины, трубки, нагревают воду. Она прогоняется насосом, уходит в отопление. Газы удаляются через дымоход.

Первичный ТО

Вторичный

Вторичные теплообменники получают тепло от нагретого теплоносителя. Располагаются за пределами топочной камеры. Нагрев происходит от жидкости. Самый простой, часто применяемый способ – использование пластинчатого теплообменника. Герметичный корпус разделен на две части тонкой перегородкой. По одну сторону от перегородки протекает нагретая жидкость, по другую – вода, забирающая тепло.

Вторичный пластинчатый теплообменник в разрезе

Есть другой способ. Через большую, наполненную водой емкость проходит змеевик. По нему проходит нагретый теплоноситель, отдавая тепло окружающей жидкости.

Совмещенный (биотермический)

Устанавливают внутри топки. Имеет четыре патрубка. Одна пара подключается к контуру отопления, другая к ГВС (горячее водоснабжение).

Биотермический теплообменник

Отличие внутри конструкции. Отопительный контур нагревается от горячих газов, контур горячего водоснабжения — от отопительного. Внутри трубок змеевика располагаются трубки меньшего диаметра. Крепятся пластинами, расположенными под углом 120 или 90⁰.

Разрезанные трубки, прорези для контуров

Во время работы котла, жидкость в первом контуре (отопление) нагревается, уходит в систему. Предварительно часть тепла отдает трубкам второго контура ГВС, где также происходит нагрев теплоносителя.

Различия между схемой биотермической и с двумя отдельными теплообменниками

Когда начинается разбор воды из второго контура, первый контур перекрывается, чтобы тепло, получаемое от котла, передавалось ГВС. Когда разбор воды из ГВС прекращается, подключается первый контур, начинает работать отопление.

Схемы в двух режимах

Виды газовых котлов

По принципу работы газовые котлы делятся на две группы:

1. конвекционные;
2. конденсационные.

Первая группа котлов считается традиционным оборудованием, производящим отопление за счёт сжигания газа, при этом часть тепла уходит вместе с дымовыми отходами. Принцип работы такого котла прост, понятен, а цена относительно невысока.

Второй тип котлов разработан по новым технологиям, позволяющим более полно использовать теплоту сгорания газа. Это позволяет получить КПД примерно на 15-20 процентов выше, чем у конвекционной модели. А это означает соответственную экономию топлива и получение более дешевого тепла. Однако ощутимо выше, чем у конвекционного.

Разработкой и производством газовых котлов занимаются многие компании европейского и мирового уровня. Практически все современные модели оснащены надежной автоматизированной защитной системой, не требующей ручного управления, которая отвечает за подачу горючего и поддержание температуры в заданном режиме. Модели, оборудованные контроллером газового давления, гарантированы от перегрева, возгорания и других подобных поломок, поскольку он немедленно прекратит подачу газа в случае снижения давления, утечки топлива или угасания пламени.

2013-01-23 10 529

Во многих европейских газовых котлах, устанавливается битермический теплообменник. Судя по заверениям производителей – это снижает себестоимость производства и практически не отражается на теплоотдаче и КПД отопительного оборудования.

В интернете наоборот, можно найти множество статей, предостерегающих от покупки котлов с битермическим теплообменником. Чтобы разобраться, где истина необходимо узнать об особенностях конструкции и эксплуатации устройства.

Как устроен теплообменник газового котла, для чего предназначен

Теплообменник — это емкость, где тепловая энергия, выделяемая при сгорании газа в газовой горелке, передается тепловому носителю. Конфигурация теплового обменника может быть разной и зависит от того, как устроен газовый котел. По способу передачи тепловой энергии от источника тепла жидкому теплоносителю их делят на теплообменники первичного и вторичного (сдвоенного) типа, а также битермические.

Первичный теплообменник.

Предназначен для монтажа в одноконтурном котле, где происходит подогрев теплоносителя для системы отопления. Энергия сгорания топлива здесь передается носителю напрямую.

Вода в первичном обменнике тепла нагревается до высоких температур, что провоцирует оседание накипи на его стенках, поэтому устройство нуждается в периодической очистке и профилактике. Продлить срок эксплуатации оборудования помогает система водоочистительных фильтров.

Вторичный.

Устанавливают в двухконтурных котлах, предназначенных и для отопления, и для горячего водоснабжения. Здесь нагрев жидкого теплоносителя происходит от жидкости, которая была нагрета ранее.

В конструкции этого типа кроме первичного модуля (где подогревается теплоноситель, отвечающий за отопление) есть пластинчатый теплообменник (где греется вода для бытовых нужд).

Битермический.

Нужен для двухконтурных котлов и представляет собой две системы (отопительную и ГВС), совмещенные друг с другом и работающие синхронно. В наружной подогревается вода для отопления, а во внутренней — для горячего водоснабжения.

Первичные

Первичный теплообменник — это полая трубка большого диаметра, изогнутая в одной плоскости в виде змеевика. Для увеличения рабочей поверхности, а значит и мощности, на ней размещают пластины разного размера.

Первичный тепловой обменник подвергается высоким нагрузкам. Снаружи на его стенки действуют продукты сгорания, копоть, кислотные ангидриды, а изнутри — агрессивные соли, растворенные в теплоносителе. Поэтому, для изготовления первичного теплообменника применяют металлы не подверженные влиянию коррозии (медь, нержавеющая сталь), герметизацию обеспечивают уплотнения теплообменника. Сверху детали покрывают защитным составом. Обязательно регулярно проводят очистку оборудования от накипи. Специальная система фильтров помогает защитить стенки теплообменника от инородных отложений. Все эти меры помогают увеличить КПД и продлить срок эксплуатации оборудования.

Первичные тепловые обменники имеют несложную техническую конструкцию и ломаются редко. Отрицательное их качество — невысокая функциональность.

Вторичные

Вторичный теплообменник нужен для нагрева воды в двухконтурном газовом котле, осуществляющем и отопление, и горячее водоснабжение. Это надежная конструкция, состоящая из системы полых пластин, внутри которых циркулирует вода.

Более эффективны многоходовые модели пластинчатых обменников тепла. Они предполагают многоразовое прохождение жидкости в разных направлениях, что помогает ее лучшему прогреванию. Хорошими материалами для вторичного теплообменника будут нержавеющая сталь, медь, алюминий.

Принцип действия оборудования, предназначенного для горячего водоснабжения несложен: тепло передается от жидкого носителя тепла к жидкому. Скорость теплового обмена выше, что замедляет появление отложений на стенках аппарата.
Срок эксплуатации продолжителен, а техническое обслуживание может проводиться реже. Стоят вторичные обменники тепла дороже, но со своей задачей они справляются более эффективно.

Битермические

В битермическом или совмещенном теплообменнике объединены две системы обмена тепла — от газа к тепловому носителю и от теплоносителя к воде, необходимой для горячего водоснабжения. Устройство представляет вставленные друг в друга полые трубы, по которым циркулирует вода.Для обслуживания используют специальные бустеры для промывки.

Действие обеих систем теплообмена происходит синхронно: в то время как вода во внешней отопительной трубе подогревается снаружи, во внутренней трубе нагревается вода для ГВС. Битермическая система имеет простую конструкцию. Газовый котел, оборудованный системой такого типа, редко ломается, недорого стоит, компактен.

Среди отрицательных качеств битермической системы — невысокая мощность. Части, контактирующие с водой, подвержены отложениям солей, что требует установки фильтров. Ремонт сложен, а иногда и невозможен. Большое количество стыков и соединений создают риск внутренних протечек, объем нагреваемой воды ограничен.

Медный теплообменник: традиции и технологии

Использование меди с её экстраординарной теплопроводностью позволяет отказаться от схемы теплообменника в виде оребрённой трубы в пользу более простой и надёжной конструкции. Её принцип позаимствован у традиционного самовара, у которого дымогарная труба проходит через ёмкость для воды.

В результате получается массивный теплообменник цилиндрической формы, на производство которого расходуется 25 кг чистой меди. Для сравнения: стальные аналоги с оребрением сопоставимой мощности весят до 5 кг. Такой теплообменник работает без температурных шоков в более мягких и щадящих режимах, чем тонкая трубка с оребрением.

Описанная конструкция теплообменника имеет целый ряд важных последствий. Благодаря стойкости к коррозии и пластичности меди срок службы этого узла превышает 20 лет. Диаметр каждой дымогарной трубки составляет 30 мм, что делает их гораздо менее подверженными накоплению копоти. За один отопительный сезон сужение просвета у теплообменников с оребрением может достигать 40 % (против 3% у трубчатых). Основываясь на данных, накопленных в европейских странах за несколько десятилетий эксплуатации медных трубчатых теплообменников, можно сделать вывод, что они имеют в среднем вдвое больший срок службы по сравнению со стальными аналогами с оребрением.

Кроме того, именно медные трубчатые теплообменники позволяют достигать максимального КПД — 95 %, что приводит к значительной экономии энергоресурсов и снижению затрат на эксплуатации котла.

Уникальная конструкция с котловым телом большой ёмкости значительно расширяет функциональность отопительного оборудования. Так, в двухконтурных котлах FRISQUET вторичные теплообменники выполняются в виде медных змеевиков, расположенных внутри котлового тела. В результате все котлы этого производителя в стандартной комплектации позволяют подключать дополнительный бойлер или второй и третий отопительные контуры. Например, один отопительный контур может обеспечивать теплом настенные радиаторы (температура теплоносителя — до + 85 oС), а второй — системы теплых полов (+20–45 °С).

Как устроен трубный змеевик битермического типа

Битермический трубный змеевик в разрезе, собой представляет две трубки разного диаметра, сделанных из теплопроводящего материала. Внутренняя полость, согнута в виде ромба. Главная трубка сделана из меди, внутренняя из алюминия (металл может изменяться) в зависимости от производителя. Сверху прессованием или пайкой, крепятся теплоаккумулирующие пластины.

Рабочий принцип котла с теплообменным аппаратом битермического типа, состоит в следующем:

• Пластины аккумулируют тепло и греют трубки с циркулирующим в них носителем тепла. Первый контур, главная труба теплообменного аппарата, необходима для прокачки жидкости для системы обогрева, второй (в виде ромба), для ГВС.
• Метод работы котла следующий – пока не открыт кран горячей воды, по теплообменному аппарату двигается исключительно тепловой носитель системы обогрева. Как только требуется подача ГВС, нагрев на теплоснабжение на время останавливается.

Выходит, что двухступенчатые газовые котлы с битермической конструкцией теплообменного аппарата, действуют по принципу поочередного нагрева системы обогрева и ГВС, что дает возможность более точно тратить тепло, получаемое от горелки.

Служебный срок теплообменного аппарата, зависит от определенных факторов: химического состава воды для ГВС, толщины стенок, заложенных изготовителем. Слабым местом и в тоже время минусом битермических теплообменных аппаратов, считается склонность оседанию накипи в середине стенок теплообменного аппарата.

Теплогенератор с 2-мя теплообменниками раздельного типа, продолжит работать на нагрев носителя тепла, после зарастания контура ГВС. Устройство битермического теплообменного аппарата котла на газу, подобной возможности не даёт. После зарастания контура, работа котла полностью заканчивается.

Как и чем вымыть трубный змеевик с битермической конструкцией

Промывание теплообменного аппарата в котлах битермического типа, считается обязательной и прописана в инструкции по эксплуатированию. Практически, изготовитель имеет право отказать в гарантийном обслуживании при нарушении данного условия. При своевременной промывке, достигается полное регенерация теплообменного аппарата – пропускной способности контура.

Способов промывки несколько:

• Дома – Самый аскетический способ, состоит в заполнении котла жидкостью для промывки и пропускании ее через контур, при помощи бустера – насоса, создающего давление. Операция занимает 15-20 минут и не просит разбора котла.Минус ремонта собственными руками в том, что некоторые применяемые средства агрессивны и ошибочное выполнение процедуры, нередко приводит к потере герметичности теплообменного аппарата. Убрать течь между контурами очень сложно. Поломку приводит к надобности замены теплообменного аппарата.
• В гарантийном центре – идеальный вариант обслуживания, дающий возможность увеличить служебный срок котла и не допустить его ранний выход из строя. Химические агрессивные вещества, при сервисном обслуживании используют, только если не получилось реконструировать способность пропуска очень мягкими способами.

Есть еще несколько рецептов промывки теплообменного аппарата: использование уксусной или лимонной кислоты, и т.п. Народные способы малоэффективны и не приносят значительной пользы.

Какой трубный змеевик лучше – отдельный или битермический

Разница между битермическим и раздельным теплообменным аппаратом, заключается не только в применяемом рабочем принципе. Выделяется диаметр внутренней пустоты контуров.

Два теплообменного аппарата, работающих на ГВС и отдельно на теплоснабжение, больше в диаметре, благодаря этому обрастают длительнее и меньше сконны к отложению кальция на стенках.

Подбирая между раздельным теплообменным аппаратом или битермическим, берут во внимание еще 1 фактор. Стоимость последнего устройства, ощутимо ниже

В среднем, стоимость за котел уменьшается примерно на треть

Небольшая цена, это важное преимущество теплообменного аппарата битермического типа

Если постоянно проходит чистка теплообменного аппарата, а на подпитку системы обогрева и подачу водообеспечения поставлена фильтрационная система, и водоподготовки, битермический котел отслужит не менее чем аналог с 2-мя отдельными контурами.

Какой лучше раздельный или битермический

Сказать, какой из них предпочтительней или во всем лучше нельзя. С хорошим качественным исполнением обе конструкции справляются с поставленными задачами. Режим работы и особенности, связанные с этим, которые видит потребитель, либо не ощущаются, либо имеют схожую природу, то есть что в одном случае, что в другом требуется привыкнуть к каким-то ограничениям или специфике работы котла.

Битермический теплообменник, а точнее готовый котел с ним обойдется дешевле, что для многих может стать определяющим фактором. Тем более что без существенного усложнения конструкции в котле используется всего один узел теплообмена, который можно обслуживать даже проще, чем раздельные контуры.

С битермическим теплообменником проще определиться с качественной моделью котла. Как ни странно, даже в одной линейке котлов с раздельными радиаторами часто встречается сочетание различных по конструкции и материалам теплообменников для отопления и ГВС. Выбирая котел, придется тщательно проверять особенности и технические характеристики всех его элементов, чтобы не допустить ошибки. Ведь если позариться на качественный контур отопления, можно получить проблемный узел, отвечающий за горячую воду.

Сказать, что двухконтурные котлы с раздельными теплообменниками лучше за счет своей ремонтопригодности, нельзя, это будет явным преувеличением. Проблема с накипью или другими типами отложений на стенках трубки актуальна в равной степени для любого котла при использовании неподготовленной воды. Принципы ремонта и используемые приемы одинаковы для теплообменников любой конструкции. Если же учесть, что в раздельном радиаторе может использоваться пластинчатый теплообменник, и вовсе окажется, что битермический гораздо живучее.

Сделать правильный выбор качественного и надёжного котла для обогрева и снабжения дома горячей водой довольно трудно. Особенно если не знать особенности функционирования этих конструкций, их разнообразие моделей, представленных на рынке, и основные параметры выбора.

Главный элемент котла – теплообменник, вся работа построена вокруг него. Стоит ли приобрести битермический теплообменник (совмещённый), либо отдать предпочтение раздельному варианту для обогрева и водоснабжения, какие особенности имеют битермические теплообменники, действительно ли они оправдывают своё использование, – всё это проанализировать довольно сложно, так как объективных сведений нет, помимо рекламных плакатов либо критических комментариев конкурентов.

Совмещенный теплообменник газового котла