Битермический теплообменник: достоинства и недостатки, устройство

Настенные котлы с битермическим теплообменником

Давайте разберемся, что собой представляет битермический теплообменник. Из его названия понятно, что речь идет о выполнении двух разных задач внутри одной конструкции (это нагревание воды для отопления и горячего водоснабжения).

Такая незамысловатая конструкция позволяет использовать внутреннюю область для горячего водоснабжения, а внешнее пространство — для отопления. Также внешняя труба в целях лучшего теплообмена оснащена пластинами, обеспечивающими наибольший контакт с продуктами горения.

Принцип действия

Пластины разогреваются в результате горения топлива и передают тепло теплоносителю, циркулирующему внутри отопительного контура. Если горячая вода для бытовых нужд не используется, то контур ГВС перекрыт.
При открытии крана с горячей водой, контур отопления блокируется и открывается контур ГВС, в результате чего нагревается теплоноситель, движущийся по внутренней трубке. Как только кран с горячей водой будет закрыт, контур ГВС автоматически перекроется и возобновится движение теплоносителя в отопительном контуре.

Другими словами, всегда работает только один из двух контуров, при этом вода для ГВС получает тепло от уже нагретой воды из отопительного контура. Считается, что котлы с битермическими теплообменниками на 15% дешевле, чем при использовании раздельных теплообменников. Но в этом случае КПД получается немного меньше (примерно на 2%).

Преимущества котлов с битермическими теплообменниками

Простая конструкция, не требующая установки трехходового крана, который довольно часто ломается и нуждается в замене.
Такие котлы имеют более компактные размеры, так как внутри корпуса не требуется дополнительное место для размещения второго теплообменника.
Горячая вода сразу течет из крана во время открывания, в отличие от использования котлов с раздельными теплообменниками.
Из-за более простой комплектации многие модели стоят дешевле котлов с дополнительным теплообменником.

Некоторые люди ошибочно считают, что вода из контура ГВС, находящаяся во внутренней трубке теплообменника, всё равно забирает существенную часть тепла, когда требуется только отопление, и снижает общую эффективность работы котла. Практика показывает, что это не так, и здесь нет никакого повода для беспокойства.

Недостатки

Возможность получения ожога во время приема душа. Используя котел с битермическим теплообменником, нужно быть более внимательным к температуре воды ГВС, особенно, если в доме есть дети. Данная проблема наиболее актуальна, когда на улице сильные морозы и отопление работает в полную силу. Включив горячий кран, лучше немного подождать, пока сильно разогретая вода стечет.
Продолжительность работы котла в режиме ГВС имеет некоторые ограничения. Этот момент нужно уточнять у специалистов, хорошо знакомых с приобретаемой вами моделью котла с битермическим теплообменником.
Нежелательно использовать теплоноситель с большим содержанием примесей, так как это приведет к образованию накипи на внутренних стенках трубок теплообменника. Если используемая вами вода слишком жесткая, ее следует смягчать, а это дополнительные затраты. В нашей практике известны случаи, когда владельцы таких котлов не следили за качеством воды в отопительной системе, и теплообменник выходил из строя во время сильных морозов. Сами понимаете, какие серьезные проблемы это вызывает.
Сложное обслуживание. Битермические теплообменники трудно поддаются очистке, даже если эту процедуру доверить профессионалам.
Из-за засорения теплообменника эффективность котла снижается с каждым годом.

Рекомендуем: Бесперебойник (ИПБ) для твердотопливного котла

Рано или поздно наступает момент, кода битермический теплообменник придется заменить. Расходы могут достигать 30-40% от стоимости котла. Согласитесь, что это достаточно большие расходы. При этом здесь не учтена оплата за работу.

Без всякого преувеличения можно сказать, что битермические теплообменники являются одноразовыми, так как их чистка из-за специфичной конструкции не дает больших результатов.

Мы лишь можем порекомендовать использовать такие котлы в сочетании со специальными системами очистки, снижающими количество солей в теплоносителе.

Примером котла с битермическим теплообменником может служить настенный котел Baxi Eco Four 24. Он имеет компактные размеры (400x730x299 мм), относительно небольшой вес (29 кг) и рекомендуется к установке в домах площадью до 240 м2.

Преимущества и недостатки разных видов теплообменных аппаратов

Особенности конструкции, использование определенного типа материала и теплоносителя накладывают на оборудование определенные ограничения, приводят к недостаткам и достоинствам.

Кожухотрубный теплообменник:

широкий рабочий диапазон давления и температуры;
высокая устойчивость к гидроударам;
низкие требования к чистоте раствора;
простая конструкция.
низкий коэффициент передачи энергии;
температурная деформация.

Пластинчатый теплообменник:

компактность;
нет потребности в сильной температурной разнице между рабочими средами;
медленное образование солей и иных загрязнений;
простой ремонт.
высокая себестоимость;
необходимость обучения персонала для работы на приборах;
высокая стоимость обслуживающего оборудования.

Витой теплообменник:

эксплуатация при высокой температуре и давлении;
устойчивость к деформациям.
малая теплоотдача.

Спиральный теплообменник:

компактные размеры;
высокая продуктивность;
малое гидравлическое сопротивление.
серьезные ограничения по рабочему давлению;
высокая стоимость ремонта и сложное изготовление оборудования.

Выбрать один лучший теплообменный аппарат и оборудование невозможно. В разных производственных процессах и условиях для высокой производительности имеют значение разные показатели. Определение оптимальной модели должно осуществляться с учетом технологии изготовления, ожидаемых функций и иных параметров установки.

Поэтому при подборе теплообменного оборудования всегда лучше обращаться к профессионалам.

Правильная эксплуатация

Промывку теплообменника проводят в зависимости от жесткости воды

Транспортировка, монтаж и эксплуатация теплообменного устройства подробно описаны в инструкции:

Теплообменник в аппарате размещают так, чтобы к нему был свободный доступ для осмотра и ремонта.
Запуск выполняют при стабильных показателях давления и температуры. Нельзя повышать температуру быстрее, чем на 10 градусов в минуту или увеличивать давление больше, чем на 10 бар в час.
При заполнении водой воздушные клапаны и вентили за теплообменником остаются открытыми. После запуска насоса их закрывают. Таким образом добиваются стабильного давления.
Изменять параметры нагрева нужно плавно. Чем медленнее это происходит, тем дольше прослужат уплотнители и сам теплообменник.
Периодически устройство нужно чистить. Пластинчатый очищают прямо в раме, затем вынимают пластины и промывают. Возможен другой метод: сначала изъятие, а затем очистка пластин. Кожухотрубные чистить не рекомендуют. При сложных засорениях мастер ставит заглушку.
Перед повторным пуском проверяют состояние всех прокладок. Давление и температуру устанавливают как при 1 запуске.

Как почистить газовый котел от накипи Порядок действий

Чтобы разобрать отопительный агрегат в домашних условиях, не нужно никакого специального инструментария. Вполне достаточно набора домашнего умельца с пассатижами, отвертками и ключами.

Алгоритм действий, позволяющий эффективно почистить теплообменник газового котла, следующий:

Отсоедините все провода от газового клапана.
Извлеките термопару из камеры сгорания. Она соединена с газовым клапаном при помощи капиллярной трубки.
Отсоедините патрубок для подачи газового топлива.
Открутите четыре гайки, которые удерживают плиту с горелкой.

Теперь настал черед теплообменника. Чтобы обеспечить доступ к нему, снимите верхнюю крышку котла, отсоедините дымоходную трубу и датчик тяги.
После этого аккуратно удалите утеплитель, а затем открутите винты крепления кожуха и снимите его.
Под кожухом располагается теплообменник. Извлеките из него турбулизаторы.
Очистить стальные турбулизаторы можно, используя металлическую щетку. А сам теплообменник можно почистить при помощи простых инструментов, которые изготовлены собственноручно, в соответствии с размерами дымогарных труб.

По окончании очистки обметите поверхности теплообменника при помощи кисти, которая прикручена к рукоятке.
Последний этап очистки – это очистка днища от сажи, которая осыпалась в процессе чистки дымогарной трубы.

Достоинства и недостатки

Широкое распространение пластинчатых теплообменников обусловлено следующими достоинствами:

компактными габаритами. За счет использования пластин существенно увеличивается площадь теплообмена, что снижает общие габаритные размеры конструкции;
простотой монтажа, эксплуатации и технического обслуживания. Модульная конструкция агрегата позволяет легко разобрать и промыть требующие очистки элементы;
высоким КПД. Производительность ПТО составляет от 85 до 90%;
доступной стоимостью. Кожухотрубные, спиральные и блочные установки, при сходных технических характеристиках, стоят значительно дороже.

Недостатками пластинчатой конструкции можно считать:

необходимость заземления. Под действием блуждающих токов в тонких штампованных пластинах могут образовываться свищи и другие дефекты;
необходимость использования качественных рабочих сред. Поскольку поперечное сечение рабочих каналов небольшое, применение жесткой воды или некачественного теплоносителя может привести к засору, что снижает интенсивность теплопередачи.

Как устроен теплообменник

Теплообменник, или радиатор, создан для нагрева воды от горелки. Поток протекает по трубкам змеевика, мгновенно прогреваясь от горящего топлива. Чаще всего блок бывает стальной или медный. Сколько весит устройство? Медный прибор — от 3 до 3,5 кг. Стальной аппарат намного тяжелее, по этой причине он обладает более низким КПД.

Особенности стального изделия:

Более низкая стоимость по сравнению с медным.
Благодаря пластичности материала нагрев не наносит вреда поверхности.
Отличается стойкостью к коррозии.

Медный прибор:

Обладает высоким КПД, быстрым нагревом.
Изделия, которые содержат дополнительные примеси, стоят дешевле.
Стойкость к коррозии.
Небольшой вес, если это чистая медь.

Стараясь удешевить производство, фирмы-изготовители добавляют в медь примеси. Из-за этого радиатор нагревается неравномерно, что приводит к прогоранию отдельных частей. Некоторые покрывают поверхность жароустойчивой краской, но это приносит мало результатов. Срок службы не превышает 2-3 лет.

Медь более стойко противостоит коррозии, чем сталь. Большинство производителей не указывают, сколько меди уходит на производство изделия, убеждая, что теплообменник выполнен из толстого слоя.

Сколько стоит замена радиатора газового котла? Если учитывать покупку нового прибора, доставку и монтаж, то дешевле будет отремонтировать теплообменник.

Какие есть особенности при эксплуатации такого котла

Обычно в ходе эксплуатации возникает мало проблем с котлами чугунными. Но все-таки есть некоторые особенности, соблюдение которых продлит жизнь агрегата:

в половине случаев причинами того, что возникает необходимость менять котел гораздо раньше положенного срока, являются механически нанесенные повреждения устройству при его транспортировке. Чугун довольно хрупок и пластичен, поэтому если при перевозке котла его роняют или наносят какие-либо удары, то теплообменник может выйти из строя. Поэтому, когда котел прибывает на место, необходимо залить жидкость в теплоноситель, чтобы убедиться, что нет течи;
резкие температурные скачки со временем могут привести к образованию микротрещин, поэтому необходимо во время монтажа добавить смесительный узел в систему;
обязательным условием хорошей эксплуатации является грамотная подготовка места.

Если пользователь обращается с отопительной системой аккуратно, то установка может прослужить гораздо больше, чем запланировано производителем.

Виды пластинчатых теплообменных аппаратов и их применение

По способу соединения теплообменных пластин теплообменник может быть:

разборной;
паяный;
полусварной;
сварной.

Конструкция и принцип работы разборных пластинчатых ТО были описаны выше. Рассмотрим более подробно особенности конструкции и область применения паяных, полусварных и сварных теплообменников.

Паяный пластинчатый теплообменник

Агрегат широко используется для:

нагрева и охлаждения рабочих сред;
испарения;
конденсации;
утилизации и рекуперации тепловой энергии.

Теплообменные пластины ППТО изготавливаются из нержавеющей стали. Сборка пакета осуществляется аналогично с разборными теплообменниками, после чего производится пайка медным или никелевым припоем, в зависимости от агрессивности рабочей среды: для более агрессивных сред используется никель.

Рекомендуем: Реальный срок службы газового котла: от чего зависит ресурс напольного или настенного котлоагрегата при эксплуатации в системе отопления частного дома

К наиболее существенным преимуществам паяных ПТО можно отнести:

высокую надежность;
возможность работы в широком температурном диапазоне;
легкость и небольшие габариты;
надежность конструкции;
простоту монтажа и технического обслуживания;
доступную стоимость.

Особенно хорошо паяные ПТО зарекомендовали себя в холодильных и замкнутых отопительных системах.

Полусварные пластинчатые теплообменники

Главной конструктивной особенностью полусварных теплообменников является попарное сваривание штампованных пластин, в результате чего формируется отдельный герметичный модуль. Сборка ПСПТО осуществляется также, как и разборного теплообменника, различие состоит в том, что вместо отдельных пластин используются готовые сварные модули.

Между первичными и вторичными модулями устанавливаются прокладки из термостойкой резины. Отсутствие внутренних прокладок позволяет существенно увеличить рабочее давление в системе и температуру рабочей среды.

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам ПСПТО получили широкое распространение следующих областях:

в системах вентиляции и кондиционирования;
в химическом и фармацевтическом производстве;
в пищевой промышленности;
в системах рекуперации;
в отопительных системах;
в системах централизованной подачи горячей воды.

Среди наиболее значимых преимуществ данной конструкции можно выделить:

широкий диапазон рабочих температур;
отсутствие герметизирующих прокладок;
инертность к агрессивным рабочим средам;
простоту монтажа и технического обслуживания.

В отличии от сборных ПТО, полусварные агрегаты практически полностью исключают возможность неправильной сборки.

Сварные пластинчатые теплообменники

Отсутствие уплотнений является главной особенностью конструкции сварных теплообменных аппаратов. Гофрированные пластины сварены в один блок, в котором рабочая среда протекает по внутренним каналам, а нагреваемая – по внешним.

Применяются СПТО при работе с агрессивными средами при повышенных температурах и высоком давлении рабочих сред.

Конструктивные особенности сварных теплообменников обеспечивают следующие преимущества:

компактность;
высокий коэффициент теплопередачи;
незначительные теплопотери;
простоту технического обслуживания.

Отсутствие уплотнений в сварных ПТО обеспечивает полную герметичность рабочих каналов, что позволяет работать в экстремальных условиях.

Устройство и принцип действия

Кожухотрубчатый теплообменник включает в себя несколько элементов конструкции. Рассмотрим основные из них:

кожух (корпус);
распределительная и направляющая камеры;
внутренняя система трубок;
трубные решётки;
перегородки и уплотнения.

Данная модель устройства отличается наличием кожуха, который скрывает внутренние трубы, отсюда и название — «кожухотрубный»

К корпусу привариваются два патрубка. Один из них отвечает за подвод рабочей среды, а другой — за вывод. В торцы кожуха приваривают специальные фланцы.

Кроме этого, в состав такого подогревателя входят трубные решётки, между которыми привариваются трубы, оснащённые дистанционными решётками. Такая конструкция образует трубную систему рекуператора и позволяет обогревателю быть многоходовым.

В дно рекуператора вставляются два патрубка, которые так же, как и патрубки корпуса выполняют подводящую и выводящую функцию. Дно рекуператора оснащено фланцами. Фланцы рекуператора являются ответными фланцам корпуса. Трубная система такого устройства вставляется в корпус. Решётки фиксируются с помощью специальных уплотнительных элементов и болтов между фланцами рекуператора и корпуса. Это позволяет, в случае необходимости, беспрепятственно выполнить ремонт любого элемента кожухотрубного устройства.

Принцип действия подогревателя такого типа заключается в следующем: горячая и холодная среда циркулирует по двум различным каналам. Сам процесс передачи тепла осуществляется между стенками этих каналов.

Устройство и принцип работы

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника включает в себя:

стационарную переднюю плиту на которой монтируются входные и выходные патрубки;
неподвижную прижимную плиту;
подвижную прижимную плиту;
пакет теплообменных пластин;
уплотнения из термостойкого и устойчивого к воздействию агрессивных сред материала;
верхнюю несущую базу;
нижнюю направляющую базу;
станину;
комплект стяжных болтов;
Набор опорных лап.

Такая компоновка агрегата обеспечивает максимальную интенсивность теплообмена между рабочими средами и компактные габариты устройства.

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника

Чаще всего, теплообменные пластины изготавливаются методом холодной штамповки из нержавеющей стали толщиной от 0,5 до 1 мм, однако, при использовании в качестве рабочей среды химически активных соединений, могут использоваться титановые или никелевые пластины.

Все пластины, входящие в состав рабочего комплекта, имеют одинаковую форму и устанавливаются последовательно, в зеркальном отражении. Такая методика установки теплообменных пластин обеспечивает не только формирование щелевых каналов, но и чередование первичного и вторичного контуров.

Каждая пластина имеет 4 отверстия, два из которых обеспечивают циркуляцию первичной рабочей среды, а два других изолируются дополнительными контурными прокладками, исключающими возможность смешивания рабочих сред. Герметичность соединения пластин обеспечивается специальными контурными уплотнительными прокладками, изготовленными из термостойкого и устойчивого к воздействию активных химических соединений материала. Устанавливаются прокладки в профильные канавки и фиксируются с помощью клипсового замка.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Оценка эффективности любого пластинчатого ТО осуществляется по следующим критериям:

мощности;
максимальной температуре рабочей среды;
пропускной способности;
гидравлическому сопротивлению.

Исходя из этих параметров подбирается необходимая модель теплообменника. В разборных пластинчатых теплообменниках регулировать пропускную способность и гидравлическое сопротивление можно, изменяя количество и тип пластинчатых элементов.

Интенсивность теплообмена обусловлена режимом течения рабочей среды:

при ламинарном течении теплоносителя интенсивность теплообмена минимальна;
для переходного режима характерно увеличение интенсивности теплообмена за счет появления завихрений в рабочей среде;
максимальная интенсивность теплообмена достигается при турбулентном движении теплоносителя.

Рабочие характеристики пластинчатого ТО рассчитываются для турбулентного течения рабочей среды.

В зависимости от расположения канавок, различают три типа теплообменных пластин:

с «мягкими» каналами (канавки расположены под углом 600). Для таких пластин характерна незначительная турбулентность и небольшая интенсивность теплообмена, однако «мягкие» пластины обладают минимальным гидравлическим сопротивлением;
со «средними» каналами (угол рифления от 60 до 300). Пластины являются переходным вариантом и отличаются средними показателями турбулентности и интенсивности теплопередачи;
с «жесткими» каналами (угол рифления 300). Для таких пластин характерна максимальная турбулентность, интенсивный теплообмен и значительное увеличение гидравлического сопротивления.

Для увеличения эффективности теплообмена движение первичной и вторичной рабочей среды осуществляется в противоположном направлении. Процесс теплообмена между первичной и вторичной рабочими средами происходит следующим образом:

Теплоноситель подается на входные патрубки теплообменника;
При перемещении рабочих сред по соответствующим контурам, сформированным из теплообменных пластинчатых элементов, происходит интенсивная теплопередача от нагретой среды нагреваемой;
Через выходные патрубки теплообменника нагретый теплоноситель направляется по назначению (в отопительные, вентиляционные, водопроводные системы), а остывший теплоноситель снова попадает в рабочую зону теплогенератора.

https://www.youtube.com/watch?v=YFKOUSMERHI Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата Для обеспечения эффективной работы системы необходима полная герметичность теплообменных каналов, которая обеспечивается уплотнительными прокладками.

Как правильно смонтировать оборудование

Монтировать такое оборудование можно как самостоятельно, так и при помощи специалистов по монтажу котлов. Единственное условие, которое нельзя нарушать, – это включать котел в саму газовую систему, потому что такую работу придется доверить специалисту. Причем такие люди должны иметь специальные допуски и сертификаты. Если домовладелец нарушит такое положение, то в первую очередь, его отключат от системы, во вторую – наложат очень большой денежный штраф. Но для того, чтобы самостоятельно подключить чугунный газовый котел, понадобятся все-таки строительные навыки.

И к такому техническому помещению предъявляются специальные требования:

высота потолков в котельной должна быть не менее 3 метров, и помещение должно быть не менее 4 кв. метров. Такие параметры подходят для котла средней производительности, но чем котел больше, тем больше должно быть вокруг места. Обычно такие вещи рекомендованы самими производителем;
наличие хотя бы единственного окна, потому что должен быть приток воздуха. Проем для двери обязан иметь 80 см в ширину и зазор между полом и полотном двери не менее 35 мм;
не менее 3,5 метров должно быть расстояние до электрических и газовых установок или приборов;
на полу, в том месте, где планируется установка чугунного котла, заливается стяжка цементная, и это место усиливается пластиной из стали

Важно помнить, что лист стали должен быть расположен подо всей поверхностью днища отопительной установки, и также выступать на 3-4 см за пределы на его фронтальной стороне;
материалами, обладающими огнеупорными качествами, необходимо укрепить всю часть стены, где будет проходить труба дымохода.

Вам будет интересно >> Как работает энергонезависимый газовый котел

Основной бумагой при самостоятельной подготовке котла к монтировке его в систему должен быть сопроводительный документ в виде инструкции, разработанной производителем.

Такой документ дает параметры и регламентирует порядок, как можно подключить котел к трубопроводу магистральному, к системе дымохода, а также системе обратки и подачи.

Как почистить газовый котел от накипи Порядок действий

Алгоритм действий, позволяющий эффективно почистить теплообменник газового котла, следующий:

Отсоедините все провода от газового клапана.
Извлеките термопару из камеры сгорания. Она соединена с газовым клапаном при помощи капиллярной трубки.
Отсоедините патрубок для подачи газового топлива.
Открутите четыре гайки, которые удерживают плиту с горелкой.

Теперь настал черед теплообменника. Чтобы обеспечить доступ к нему, снимите верхнюю крышку котла, отсоедините дымоходную трубу и датчик тяги.
После этого аккуратно удалите утеплитель, а затем открутите винты крепления кожуха и снимите его.
Под кожухом располагается теплообменник. Извлеките из него турбулизаторы.
Очистить стальные турбулизаторы можно, используя металлическую щетку. А сам теплообменник можно почистить при помощи простых инструментов, которые изготовлены собственноручно, в соответствии с размерами дымогарных труб.

По окончании очистки обметите поверхности теплообменника при помощи кисти, которая прикручена к рукоятке.
Последний этап очистки – это очистка днища от сажи, которая осыпалась в процессе чистки дымогарной трубы.

Плюсы и минусы битермического теплообменника

Настенные котлы с битермическим теплообменником

Преимущества и недостатки разных видов теплообменных аппаратов

Правильная эксплуатация

Как почистить газовый котел от накипи Порядок действий

Достоинства и недостатки

Как устроен теплообменник

Какие есть особенности при эксплуатации такого котла