Домашнее водяное отопление

Виды

Разборный

Наиболее популярный вариант, годится для работы с теплоносителями разных основ (в жидком, парообразном или газовом состоянии, с различной средой, давлением и температурой). Они разборные пластинчатые теплоообменники крайне гибкие в конструктивных настройках. Для повышения или понижения площади теплообменного процесса устанавливаются новые пластины либо устраняются старые.

Его просто демонтировать и разбирать для проведения очистительных или ремонтных работ. Пользователям не потребуется обращаться к третьим лицам (сервис), что позволяет существенно сэкономить денежные средства.

Разновидность разборного теплообменника — полусварный. Одна его часть представлена сварной, вторая — разборной. На практике он используется нечасто, большее предпочтение всегда отдают разборному варианту, он более удобный.

Паянный

Преимущество паянного теплообменника: повышенная выдержка давления и температуры. Недостаток: при изменениях в рабочем режиме и смене показателей тепловой мощности, придется полностью заменить устройство, гибкой настройкой оно не обладает.

Ремонтировать поломки также довольно сложно: конструкцию нужно снимать полностью и отвозить в сервис, так как попытка самостоятельно выполнить ремонт вряд ли увенчается успехом. Отсутствие теплообменника в период ремонта приведет к длительному простою в производстве, финансовым издержкам для организации.

Классификация и принцип работы

Как упоминалось ранее, сегодня существует несколько разновидностей тепловых обменников. Они различаются по своей конструкции и устройству. Рассмотрим их свойства и особенности подробно.

Первичные

Первичная разновидность обменника выполнена в форме крупной и изогнутой трубки, похожей на змеевик. Как правило, данную деталь изготавливают из металла, который не подвержен губительному влиянию коррозии. Кроме того, в плоскости такого элемента присутствуют специальные пластинки, имеющие различные размеры.

Обычно поверхности первичных тепловых обменников обрабатываются специальными красками, которые защищают основания от негативного внешнего воздействия и появления ржавчины.

Что касается принципа работы такого обменника, то он заключается в отправке энергии от газа к тепловому носителю. Уровень мощности обменника находится в зависимости от длины трубы и числа ребер.

Зачастую первичный теплообменник выходит из строя из-за грязи и копоти или активного внутреннего скопления солевых отложений. Если такие загрязнения оказывают влияние на деталь, то с течением времени она может начать работать со сбоями в процессе циркуляции. Кроме того, уровень теплопроводности стен агрегата от этого так же может ощутимо снизиться.

Отопительное оборудование с такой деталью, как правило, стоит дешевле и имеет несложную конструкцию. Поломкам такие модели не подвержены, особенно если их вовремя обслуживать. Однако нужно учесть, что первичный тепловой обменник является менее функциональным, так как выполняет только одну задачу

Кроме того, очень важно учитывать тот факт, что такие изделия рекомендуется дополнять специальными фильтрами. Эти составляющие будут надежно защищать обменник от негативных внешних воздействий и разного рода отложений

Вторичный

Вторичный, или теплообменник горячего водоснабжения, отличается от первичного экземпляра тем, что в его конструкции имеются специальные пластинки, которые соединяются между собой. Наиболее распространенными являются вторичные теплообменники, произведенные из стали.

В подобных моделях тепло передается от жидкости к жидкости. Они являются более надежными и долговечными. Что касается скорости теплового обмена, то она в таких моделях является более высокой. Благодаря данной особенности различные загрязнения/соли не откладываются на поверхности комплектующих деталей. Из-за этого обменники служат гораздо дольше, а также их не приходится постоянно подвергать очистке. Чем больше пластинок в таких изделиях, тем более высокими являются их параметры мощности, а также эффективность выполняемой задачи.

Такие разновидности теплообменников хороши своей многофункциональностью – они отвечают не только за отопление жилища, но и за обеспечение горячим водоснабжением (ГВС). Обычно котлы с этими элементами стоят дороже, однако их покупают больше за счет практичности и необходимого функционала.

Совмещенный (битермический)

Такой тепловой обменник отличается от остальных вариантов тем, что имеет двойной обмен тепла – от теплоносителя к воде и от газа к тепловому носителю. Вода в отопительной трубе подогревается с внешней стороны, а в это время внутреннее отделение подготавливает горячую воду.

Эти детали являют собой трубу с припаянными к ней пластинками-ребрами из меди. При этом сама труба является двойной (с двумя раздельными отсеками). Ее внутренняя часть отвечает за горячую воду, а внешняя предназначена для самого теплового носителя.

Совмещенная разновидность теплового обменника имеет одно важное преимущество – для нее характерна очень простая конструкция, не подверженная поломкам. В данном случае вторичный теплообменник не нужен, как и трехкодовый клапан

Благодаря этим характерным особенностям котлы с подобными элементами обходятся недорого, а их размеры являются компактными.

Разумеется, такие варианты обменников имеют и свои минусы. Например, они не могут похвастаться большой мощностью в режиме горячего водоснабжения. Кроме того, подобные разновидности подвержены солевым отложениям. Соли, которые содержатся в воде, в короткие сроки оседают на таких деталях, что негативно сказывается на работе котла в целом.

Также нужно учитывать, что ремонт битермических обменников – дело не из простых. По словам специалистов, в 90% случаев починка этих моделей не представляется возможной. Кроме того, далеко не каждый мастер соглашается работать с подобной деталью, а те, кто все-таки берется за такую работу, не всегда имеют достаточную квалификацию. Кроме того, совмещенные элементы подвержены появлению протечек из-за большого числа внутренних стыков и соединений.

Достоинства теплообменника

Простая схема теплообменника труба в трубе не является помехой для его значительной популярности. Что касается обслуживания, то простота устройства дает возможность проводить его самостоятельно, без привлечения сантехников.

К основным преимуществам аппаратов данного типа можно отнести следующее:

1. Оптимальная скорость транспортировки теплоносителя. Это достигается благодаря тщательному подбору водопроводных труб необходимого диаметра: это дает возможность раствору двигаться внутри системы беспрепятственно.
2. Простота изготовления и ухода. Это позволяет без проблем проводить регулярную чистку устройства, позитивно влияющую на продолжительность его службы.
3. Универсальность. Данное свойство теплообменника позволяет использовать не только жидкий, но также парообразный теплоноситель. Как результат, аппарат с успехом может применяться в самых разных системах.

К недостаткам оборудования обычно относят такие моменты:

• Большие размеры. Это накладывает свой отпечаток как на транспортировку, так и эксплуатацию прибора. Особенно это касается приватного использования, т.к. дополнительное пространство на установку аппарата найти не всегда просто.
• Дороговизна. Стоимость наружных труб, не занятых в теплообмене, а также труб, которыми оснащается грунтовый теплообменник (если они имеются в общей конструкции) довольно значительна.
• Сложность проектирования. Данная процедура по силам разве что профессионалам, так как требует проведения сложных вычислений и знания точных параметров системы. Как результат, общая стоимость монтажных работ увеличивается.

Несмотря на имеющиеся недостатки теплообменников труба в трубе, положительные стороны это успешно компенсируют: это объясняет большую популярность данных аппаратов не только в промышленных сферах, но и частных домовладениях.

Сравнение пластинчатых теплообменников с кожухотрубными аналогами

Характеристика	Кожухотрубные теплообменники	Разборные пластинчатые теплообменники
Коэффициент теплопередачи (условно)	1	3 — 5
Разность (возможная) температур теплоносителя и нагреваемой среды на выходе	Не менее 5-10 °С	1 — 2 °С
Изменение площади поверхности теплообмена	Невозможно	Допустимо в широких пределах, кратно количеству пластин
Внутренний объем (условно)	100	1
Соединение при сборке	Сварка, вальцовка	Разъемные
Доступность для внутреннего осмотра и чистки	Неразборный, труднодоступен, простая замена частей невозможна; возможна только промывка	Разборный. Легко доступный осмотр, обслуживание и замена любой части, а так же механической промывки пластин.
Время разборки	90 — 120 мин.	15 мин.
Материал трубок (пластин)	Латунь или медь	Нержавеющая сталь
Уплотнения	Неразборный. Простая замена невозможна	Уплотнения бесклеевые легко меняются на новые. Жестко зафиксированы в каналах пластины. Отсутствие протечек после механической чистки и сборки
Обнаружение течи	Невозможно обнаружить без разборки	Немедленно после возникновения, без разборки
Подверженность коррозии при температуре более 60 °С	Да	Нет
Чувствительность к вибрации	Чувствителен	Нечувствителен
Вес в сборе (условно)	10 — 15	1
Теплоизоляция	Необходима	Не требуется
Ресурс работы до кап. ремонта	5 — 10 лет	15 — 20 лет
Габариты (условно)	5-6	1
Специальный фундамент	Требуется	Не требуется
Стоимость (условно)	в зависимости от назначения и схемы присоединения 0,75 – 1,0	1,0

Источники

• https://masterok-remonta.ru/otoplenie-i-ventilyatsiya/plastinchatyy-teploobmennik.html
• https://www.teploprofi.com/teploobmennik-razborniy/
• https://sn22.ru/catalog/plastinchatie-teploobmenniki/
• https://sn22.ru/articles/printsip-raboty-teploobmennikov/
• https://kaminguru.com/sistema-otoplenija/shema-plastinchatogo-teploobmennika.html
• https://www.teploobmenka.ru/oborud/art-phe/
• https://teploobmennic.ru/blog/sovety-pokupatelyam/plastinchatyy-teploobmennik/
• https://www.teploprofi.com/plastinchatiy-teploobmennik/

Что такое теплообменник и зачем он нужен?

Для чего нужен теплообменник? Теплообмен — это процесс во время которого происходит передача тепла. А аппараты, в которых этот процесс происходит, это теплообменники.

Что такое теплообменник?

Чтобы понять, что такое теплообменник, необходимо ознакомиться с конструкцией такого агрегата, который включает следующие элементы:

• основную прижимную плиты;
• опору;
• верхнюю и нижнюю направляющие;
• направляющий ролик;
• стяжную шпильку и гайку;
• крепежные болты;
• резиновые прокладки;
• пластины;
• типовую табличку.

Качество этих элементов определяет эксплуатационный срок такого оборудования.

Виды теплообменников и их особенности

Для правильного выбора важно разбираться, какие бывают теплообменники. Производители условно делят их на рекуперативные аппараты и смесительные

Если в процессе участвуют два агента, то такой аппарат называют рекуперативным. А если происходит смешения теплого и холодного потоков — то смесительным.

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные виды, которые могут быть:

• кожухотрубчатыми — агрегаты, у которых в одной тубе течет холодная среда, а в другой — горячая.
• погружными — бак, заполненный жидкостью, внутри которого находится змеевик со второй средой;
• спиральными — к перегородке приклеивается несколько спиралей, и используется для работы с вязкими средами;
• пластинчатыми — самый распространенный вид, имеющий пластины, собранные между собой и заполненными различными средами;
• труба в трубе — устройство, в котором одна трубка вставлена во вторую;
• оросительными — собраны в несколько труб, по поверхности которых течет охлаждающая жидкость, поэтому часто используется как конденсатор.

К положительным характеристикам теплообменников относят:

обширный ассортимент моделей, включающий разнообразные размеры;
возможность самостоятельной регулировки количества пластин, благодаря чему можно изменять площадь поверхности;
обладание высоким коэфициентом теплопередачи;
легкую эксплуатацию, что важно для простого разбора, промывки и сборки;
простой ремонт, поскольку каждую пластину можно заменить.

Но такие агрегаты имеют и минусы, которые заключаются в:

• контроле давления, которое не должно быть более 25 кг/кв.см;
• установке температуры, не превышающей 200 градусов;
• боятся большой концентрации различных примесей, чтобы на поверхности не образовывались отложения.

Реагирование на ограничения в работе гарантирует более длительный эксплуатационный период.

Для чего нужны теплообменники

Теплообменники необходимы для выполнения таких функций:

• использования остаточного тепла в результате применения электрической энергии;
• контроля химических процессов, необходимых для поддержки нормального температурного режима.

Новые модели просты и безопасны в использовании. В пищевой индустрии нужны для пастеризации, а в металлургии выступают в роли охладителей. В судостроении необходимы для поддержания функционирования системы охлаждения двигателя. В нефтяной отрасли — для крекинга.

Как правильно выбрать промышленный теплообменник

На рынке предлагаются различные теплообменники. Чтобы не ошибиться с выбором нужно учитывать основные правила подбора оптимального агрегата

Если задаетесь вопросом, как выбрать теплообменник, то стоит обратить внимание на такие моменты:

• температуру в контуре;
• тепловую нагрузку;
• показатели температуры и рабочее давление;
• допустимые потери напора;
• уровень загрязнения среды, в котором работает агрегат;
• индивидуальные характеристики.

Принцип функционирования такого устройства заключается в том, что главный элемент в этом процессе — жидкость. Она движется по каналам, благодаря гофрированным пластинам, которые по материалу делят на:

• латунные;
• медные;
• из нержавеющей стали.

Латунные аппараты рекомендуются к применению для систем высокого давления. Медные — в пивной промышленности, которая требует резкого охлаждения пива за счет эффекта большой теплопроводности. Теплообменники — увеличивают скорость технологического процесса, повышают его эффективность и снижают расход ресурсов. При трудностях выбора подходящей модели всегда можно обратиться к профессиональному менеджеру, который позволит подобрать оптимальный агрегат под конкретные потребности.

Действия по моделям разных марок

В целом отличий здесь мало. Они касаются разбора техники и применения того или иного способа очистки. Имеющиеся специфики, касающиеся моделей разных брендов, отражены далее:

Первый – Навьен. Для промывки ВТ подходят любые вещества, кроме раствора соляной кислоты. Она сильно портит, даже протравливает поверхности.

Второй – Аристон. При их промывке должно применяться максимально допустимое давление, особенно при работе с бустером. В целом для процедуры пригодны любые препараты. При лёгком загрязнений рекомендована уксусная кислота.

Третий – Baxi. Нет особых критериев. Это популярный бренд с сервисными пунктами во многих городах. Так обслуживание выходит дешевле.

Четвёртый – Вайлант. Здесь, как правило, устроен медный ВТ. При лёгком загрязнении – лимонная или уксусная кислота. В более тяжёлых случаях – препарат Аквамакс.

Пятый – Беретта. В лёгких ситуациях – соляная кислота. В крайних — эффективно помогает препараты Descalex и Remokal, а также система очистки Гидрофлоу.

Шестой – Ферроли. Во многих случаях помогает помещение в состав соляной кислоты. Более эффективный метод: эта же кислота подогревается в бустере до температуры 35-40 градусов. Запускается процесс очищения. Это бюджетный вариант. Более дорогой связан с применением специальных препаратов.

Седьмой – Юнкерс. Простые загрязнения убираются соляной или лимонной кислотой , любым средством против накипи. В сложных требуется прокачка чистящего состава, нагретого до 50 градусов, циркуляционным насосом

Восьмой — Нева люкс. Готовится по правильной схеме раствор лимонной кислоты, в него на 10-20 минут помещается извлечённый ВТ. Затем тщательно промывается. Во многих случаях этот способ приносит должный эффект. Трудные засоры устраняются гидрохимическим методом с использованием бустера.

Девятый — Viessmann Vitopend 100. Для простых и сложных решений подходят любые средства, не содержащие хлоридов. Особой эффективностью отличается препарат Antox 75 E.

Десятый — Fondital Tahiti. При несложных загрязнениях применяются любые стандартные решения (кислоты, средства от накипи, специальные препараты). Если стандартные решения не помогают, меняется сальник вторичного теплообменника газового котла Фондитал Тахити. При негативном повторном результате меняется сам ВТ.

Есть универсальная методика для очищения деталей всех марок – гидрохимическая. Обязательно применяется бустер и насосная система, и специальные реагенты.

Сводка по бустерам

Это очень редкая и дорогая аппаратура. Если намереваетесь её купить, то вас ожидают расходы в диапазоне 40 000 – 90 000 руб. И для бытовых задач это довольно нерентабельное решение.

Сам бустер – это ёмкость с встроенным насосом, обеспечивающим смену вектор потока. Из-за чего в разы увеличивается КПД промывки. Аппараты стойки к любым реагентам.

Наиболее популярные модели представлены ниже:

Бустер	Страна	Производительность (литры в час)	Объём бака (л)	Рабочее давление (бар)	Ценник (руб.)
PIPAL PUMP ELIMINATE 20 V4V	Италия	2600	18	1	38 000
BWT Cillit SEK 28	Германия	2400	20	1,5	57 000
ТМ Aquamax	Италия	5000	30	1,2	53 500

Устройство и принцип работы

Пластинчатый теплообменник (ПТО) обеспечивает переход тепла от нагретого теплоносителя холодному, при этом не перемешивая их, развязывая два контура между собой. Теплоносителем может быть пар, вода или масло. В случае с горячим водоснабжением чаще источником тепла является теплоноситель системы отопления, а нагреваемой средой – холодная вода.

Конструктивно теплообменник представляет собой группу гофрированных пластин, собранных параллельно друг другу. Между ними образуются каналы, по которым течет теплоноситель и нагреваемая среда, притом послойно они чередуются между собой, не перемешиваясь при этом. За счет чередования слоев, по которым текут жидкости обоих контуров, увеличивается площадь теплообмена.

Схема работы теплообменника

Гофрирование чаше выполняется в виде волн, притом ориентированных так, чтобы каналы одного контура располагались под углом к каналам второго контура.

Подключение входов и выходов делаются так, чтобы жидкости текли навстречу друг другу.

Поверхность и материал пластин подбирается исходя из требуемой мощности теплообмена, вида теплоносителя. В особенно эффективных и продуманных теплообменниках поверхность формуется для возбуждения завихрений возле поверхности пластины, повышая теплообмен, не создавая сильного сопротивления общему току.

Теплообменник включается между двумя контурами:

1. Последовательно к системе отопления или параллельно с наличием регулирующей арматуры.
2. К входу от холодного водопровода и выходом к потребителю ГВС.

Холодная вода, протекая через теплообменник нагревается за счет тепла от системы отопления до требуемой температуры и подается на кран потребителя.

Основные характеристики пластинчатого теплообменника:

• Мощность, Вт;
• Максимальная температура теплоносителя, оС;
• Пропускная способность, производительность, литры/час;
• Коэффициент гидравлического сопротивления.

Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин.

Максимальная температура задается подбором материалов и способом соединения пластин и корпуса теплообменника.

Пропускная способность повышается с увеличением числа пластин, так как они подключаются фактически параллельно, то каждая новая пара пластин добавляет дополнительный канал для тока жидкости.

Коэффициент гидравлического сопротивления важен при расчете нагрузки на систему отопления, где от этого зависит выбор циркуляционного насоса, немаловажен и для других источников тепла. Зависит от типа гофрирования пластин и размера сечения каналов и их количества.

Именно по этим параметрам подбирается в итоге теплообменник для конкретной ситуации. Чаще всего пластинчатые теплообменники имеют разборную конструкцию, в которой можно наращивать или уменьшать число пластин и выбирать их тип и размер. Мощность и производительность теплообменника должно хватать для того, чтобы нагреть проточную холодную воду, и при этом не создать критической нагрузки на систему отопления.

Для наиболее востребованных случаев, каким является обеспечение горячей водой частного хозяйства, дома или квартиры производятся готовые теплообменники с постоянными характеристиками.

Теплообменники для бани: характеристики

Теплообменник для бани может классифицироваться в зависимости от местонахождения по отношению к отопительному прибору. Таким образом, располагаться прибор может непосредственно в теле печи, возле трубы дымохода или около корпуса отопительного прибора. Подобные агрегаты призваны выполнять одни и те же функции. Методом контакта с раскаленной поверхностью дымохода или топки они греют жидкость в емкости внушительного размера, используя при этом принцип конвекции. Их применение позволяет хозяевам расположить водяной бак не в самой парной, а в соседнем помещении. Изготовить такое устройство можно и самостоятельно, применив стальные листы, а также трубы. Только провести работы не удастся, если вы не имеете сварочного аппарата, а также не владеете навыками работы с ним.

Требования к прокладкам

Для обеспечения полной герметичности профильных каналов и предотвращения утечки рабочих сред, уплотнительные прокладки должны обладать необходимой термостойкостью и достаточной устойчивостью к воздействиям агрессивной рабочей среды.

В современных пластинчатых теплообменниках применяются следующие виды прокладок:

• этиленпропиленовые (EPDM). Применяются при работе с горячей водой и паром в температурном диапазоне от -35 до +1600С, непригодны для жирных и масляных сред;
• NITRIL прокладки (NBR) используются для работы с маслянистыми рабочими средами, температура которых не превышает 1350С;
• VITOR прокладки рассчитаны на работу с агрессивными рабочими средами при температуре не более 1800С.

Рекомендуем: Воздушное отопление частного загородного дома, расчет, монтаж, фото

На графиках представлена зависимость срока службы уплотнений от условий эксплуатации:

Что касается крепления уплотнительных прокладок, существует два способа:

• на клей;
• с помощью клипсы.

Первый способ из-за трудоемкости и длительности укладки применяется редко, кроме того, при использовании клея значительно усложняется техническое обслуживание агрегата и замена уплотнений.

Клипсовый замок обеспечивает быстрый монтаж пластин и простоту замены вышедших из строя уплотнений.

Зависимая схема с трёхходовым клапаном и циркуляционными насосами

Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к источнику тепла с трёхходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.

Данную схему в ИТП применяют при соблюдении условий:

1 Температурный график работы источника тепла (котельной) превышает либо равен температурному графику системы отопления. Тепловой пункт подключённый по данной принципиальной схеме может работать как с подмесом к подаче потока из обратного трубопровода, так и без него, то есть пустить теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети напрямую в систему отопления.

Например расчётный температурный график системы отопления 90/70°C, равен температурному графику источника, но источник независимо от внешних факторов всё время работает с температурой на выходе 90°C, а для системы отопления подавать теплоноситель с температурой в 90°C нужно лишь при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева -22°C). Таким образом в тепловом пункте к воде, поступающей от источника будет подмешиваться остывший теплоноситель из обратного трубопровода пока температура наружного воздуха не опустится до расчётного значения.

2 Подключение теплового пункта выполнено к безнапорному коллектору, гидравлической стрелке или теплотрассе с разницей давлений между подающим и обратным трубопроводом не более 3м.вод.ст..

3 Давление в обратном трубопроводе источника тепла в статическом и динамическом режимах превышает как минимум на 5м.вод.ст высоту от места подключения теплового пункта до верхней точки системы отопления (статику здания).

4 Давление в подающем и обратном трубопроводе источника тепла, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления здания подключённой к данному ИТП.

5 Схема подключения теплового пункта должна обеспечивать автоматическое качественное регулирование системой отопления по температурному или временному графику.

Описание работы схемы ИТП с трёхходовым клапаном

Принцип работы данной схемы схож с работой первой схемы за исключением того, что трёхходовым клапаном может быть полностью перекрыт отбор из обратного трубопровода, при котором весь теплоноситель, поступающий от источника тепла без подмеса будет подан в систему отопления.

В случае полного перекрытия подающего трубопровода источника тепла, как и в первой схеме, в систему отопления будет подаваться только вышедший из неё теплоноситель, отбираемый из обрата.

Зависимая схема с трёхходовым клапаном, циркуляционными насосами и регулятором перепада давления.

Применяется при перепаде давления в месте подключения ИТП к тепловой сети превышающем 3м.вод.ст.. Регулятор перепада давления в данном случае подбирается для дросселирования и стабилизации располагаемого напора на вводе.