Принцип работы
Принцип работы двухходового теплообменника
Принцип работы пластинчатого теплообменника нельзя назвать простым. Пластины устанавливаются под углом 180 градусов относительно друг друга. Обычно это спайка из двух пар пластин, которые обеспечивают вход и выход тепловой энергии. Крайняя пара, не участвует в процессе теплообмена.
В зависимости от конструктивных особенностей теплообменники принято разделять на три типа:
- одноконтурные,
- многоконтурные,
- двухходовые.
Циркуляция тепловой энергии в одноконтурном устройстве производится перманентно, по всему контуру и в одном направлении, с одновременным противотоком теплоносителя.
Движение теплового носителя в многоконтурном оборудовании происходит в различных направлениях. Такие устройства применяются только в том случае, если есть незначительное различие температуры в обратке и входящем потоке.
Движение тепловой энергии в двухходовых устройствах происходит по двум независимым контурам, при условии постоянного контроля за тепловой подачей.
Существует еще один тип устройства – паровой пластинчатый теплообменник, отвечающий за подогрев воды или другой жидкости в системе отопления. Принцип работы этого устройства ничем не отличается от стандартных моделей пластинчатых агрегатов.
Как подобрать теплообменник ЦТП
При выборе важно обращать внимание на основные технические характеристики оборудования:
Толщина и материал пластин
Чем ниже масса прибора, тем выше коэффициент теплоотдачи
При этом важно ориентироваться на рекомендуемую толщину пластин. В основном она варьируется от 0,4 мм до 0,7 мм, подходящий материал — нержавеющая сталь
Давление
Чем меньше этот показатель, тем ниже стоимость агрегата. Чтобы не наблюдалось сбоев в системе отопления, требуется обязательно знать это значение и указать его продавцу при приобретении.
Коэффициент передачи тепла
Это один из главных критериев выбора. Он показывает, какую единицу тепла способно передать устройство за определённое время от нагретой среды к холодной через площадь 1 кв. м. и разницу температур 1 К.
Для увеличения теплопередачи требуется меньшее количество пластин. Стоимость у такого теплообменника будет ниже. У оборудования с высокой ценой
Справка! При усилении потока возрастает и потребность в большом количестве чисток за счёт образования отложений.
Рекомендуемый и оптимальный коэффициент тепловой передачи — 7000 Вт/кв. м*К.
Масса
Вес теплообменника напрямую зависит от того, из какого материала он изготовлен. Прежде чем приобретать прибор, требуется определить, сколько места под него есть. При малых площадях лучше воздержаться от крупногабаритного оборудования.
Запас поверхности для теплообмена
У качественного агрегата этот показатель составляет 10—15%, в противном случае его работа не будет эффективной, так как малейший недогрев до установленной температуры или загрязнение приведут к прекращению рабочего процесса.
Помимо вышеуказанных параметров, также стоит учитывать количество тепловых потерь, основные свойства теплоносителя, характеристики труб для обмена теплом.
Типы и материалы
Разновидность теплообменника подбирается исходя из его целевого назначения и применяемого теплоносителя.
Самыми надёжными и долговечными считаются приборы из чугуна. Они не боятся коррозии и обладают высокой теплоёмкостью.
Минусы: крупногабаритность и медленная перестройка под заданное колебание температур. Они занимают достаточно много места.
У стальных агрегатов ощутимее ниже цена, но и уровень эффективности тоже занижен.
Самые распространённые — теплообменники из меди. У них высокий коэффициент теплопроводности, технологичности.
Для увеличения продолжения срока эксплуатации такие приборы с наружной стороны покрываются специальным защитным слоем.
Стальные теплообменники самые дешёвые, подвержены коррозии и имеют большой вес.
Принцип работы
Если вы будете работать над установкой ГВС, пластинчатый теплообменник вам обязательно понадобится. Принцип его работы заключается в том, что теплоноситель постепенно заполняет пространство между пластинами. Происходит это поочередно с нагреваемой средой. Форма прокладок определяет очередность заполнения, в одной секции они обеспечивают путь потока теплоносителя, тогда как в другой – поглотителя тепла. Обмен теплом посредством пластин с двух сторон происходит в процессе работы в каждой секции, исключая последнюю первую. Обе среды протекают сквозь секции навстречу друг другу, что касается нагревающей, то она поступает сверху, а после выходит через нижний патрубок. Если же речь идет о нагреваемой среде, то ее путь направлен в обратном направлении.
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.
Достоинства и недостатки
Конструкция отличается экономичностью и скоростью нагрева воды
Особенности конструкции «труба в трубе» серьезно влияют на функционирование обслуживаемого агрегата.
К плюсам устройства относятся:
- Высокие КПД и скорость подогрева жидкости. Использование горелочного пламени позволяет сэкономить на электроэнергии и газу.
- Простота конструкции, рациональность компоновки, отсутствие потребности во вторичном обменнике и тройном клапане.
- Невысокая вероятность выхода из строя из-за того, что нет большого числа деталей.
Однако у такого теплообменника есть и недостатки. Основной – высокая требовательность к качеству воды. Не следует выбирать агрегат с такой моделью, если в регионе вода низкого качества и с большим процентом солей: в этом устройстве они откладываются куда активнее, чем в раздельном, а ремонтопригодность у него ниже. Если механизм вышел из строя, его зачастую оказывается проще заменить, чем отремонтировать. Чтобы минимизировать вероятность такого инцидента, рекомендуется приобрести фильтры, смягчающие воду. Также не стоит ставить котел в режим «подкипания» снизу.
Сравнение с раздельным теплообменником
Теплообменник в котле, который отвечает за ГВС
Раздельное устройство куда проще отремонтировать. Если произошла разгерметизация, ее можно ликвидировать самостоятельно, используя паяльник. В сочетании с неприхотливостью к качеству воды это составляет основные преимущества данных устройств. Однако подогрев происходит не столь быстро, как при применении коаксиального обменника вида «труба в трубе».
Типы теплообменников для систем ГВС
Среди множества типов различных теплообменников в бытовых условиях используются только два – пластинчатые и кожухотрубные. Последние практически исчезли с рынка вследствие больших габаритов и низкого КПД.
Пластинчатый теплообменник ГВС
представляет собой ряд гофрированных пластин на жесткой станине. Все пластины идентичны по размерам и конструкции, но следуют в зеркальном отражении друг к другу и разделяются специальными прокладками – резиновыми и стальными. В результате строгого чередования между парными пластинами образуются полости, которые заполняются теплоносителем или нагреваемой жидкостью – смешение сред полностью исключено. Через направляющие каналы две жидкости движутся навстречу друг другу, заполняя каждую вторую полость, и так же, по направляющим, выходят из теплообменника отдав/получив тепловую энергию.
Чем выше количество или размер пластин в теплообменнике – тем больше площадь полезного теплообмена и выше производительность теплообменника. У многих моделей на направляющей балке между станиной и запорной (крайней) плитой остается достаточно пространства, чтобы установить несколько плит аналогичного типоразмера. В этом случае дополнительные плиты всегда устанавливаются парами, иначе потребуется менять направление «вход-выход» на запорной плите.
Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС
Все пластинчатые теплообменники можно разделить на:
- Разборные (состоят из отдельных плит)
- Паяные (герметичный корпус, не разборные)
Преимущество разборных теплообменников заключается в возможности их доработки (добавление или удаление пластин) – в паяных моделях эта функция не предусмотрена. В регионах с низким качеством водопроводной воды такие теплообменники можно разбирать и очищать от мусора и отложений вручную.
Более высокой популярностью пользуются паяные пластинчатые теплообменники – из-за отсутствия зажимной конструкции они имеют более компактные размеры, чем разборная модель аналогичной производительности. производит подбор и продажу паяных пластинчатых теплообменников ведущих мировых брендов — Alfa Laval, SWEP, Danfoss, ONDA, KAORI, GEA, WTT, Kelvion (Кельвион Машимпэкс), Ридан. У нас вы можете купить теплообменник ГВС любой производительности для частного дома и квартиры.
Преимущество паяный теплообменников в сравнении с разборными
- Небольшие габариты и вес
- Более строгий контроль качества
- Продолжительный срок службы
- Устойчивость к высоким давлениям и температурам
Очистка паяных теплообменников выполняется безразборным методом. Если по истечении определенного периода эксплуатации начали снижаться теплотехнические характеристики, то в аппарат на несколько часов заливается раствор реагента, удаляющего все отложения. Перерыв в работе оборудования составит не более 2-3 часов.
Плюсы и минусы агрегатов
Сначала о преимуществах:
- надежность в функционировании;
- удобство в эксплуатации и простота ремонта;
- прочность конструкции благодаря фланцевым соединениям;
- легкость в сборке;
- скорость монтажа;
- компенсация температурных деформаций;
- возможность подбора оптимального сечения труб;
- высокая скорость перемещения веществ внутри системы;
- безотказность в работе;
- компактность сооружения;
- универсальность схемы;
- колоссальная популярность;
- долгий срок службы;
- возможность применения и жидких, и парообразных агентов.
Чтобы перечислить минусы, не понадобится перечень. Их два: необходимость регулярной чистки и «кусающаяся» цена, но скупой, как мудро замечено, платит дважды.
Часть элементов для сборки прибора
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.
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:
Металлический бак;
Металлическую трубку;
Анод;
Регулятор мощности.
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.
Трубы для отопления
Отдельно следует рассмотреть вопрос о разновидностях труб, используемых для отопления частных домов. У каждого материала определенно есть свои как положительные, так и отрицательные стороны. Давайте разберемся, какой из вариантов является наиболее оптимальным.
Отопление металлическими трубами
К металлическим относят стальные и медные трубы.
Проводка водяного отопления дома из стали обойдется вам сравнительно недорого (и это основной плюс данного материала). Металл этот довольно универсален, подходит как для парового так и для водяного отопления. Выдерживает большое давление. Главным недостатком стальных труб является то, что они быстро поддаются коррозии. Это отражается не столько на качестве отопления, сколько на внешнем виде вашего дома — ржавые трубы не самое лучшее украшение интерьера.
Медные трубы имеют больше преимуществ: они крайне долговечны, хорошо держат температуру, не поддаются коррозии. Еще одним преимуществом медных труб является гладкость их внутренней поверхности, что обеспечивает высокую скорость передвижения жидкости по системе отопления. Самый главный минус меди — ее высокая цена.
Стоит заметить, что как стальные, так и медные трубы подходят только для открытых систем отопления и их нельзя монтировать в стены или полы. Поэтому, как мы видим, и у их универсальности есть предел.
Отопление дома полипропиленовыми трубами
Главным преимуществом полипропиленовых труб является их устойчивость к внешним факторам среды: коррозии, процессам гниения, воздействию бактерий и химических соединений.
Также одним из больших плюсов данного материала является его легкость. Отсюда вытекают другие плюсы: такие трубы проще монтировать, они подходят как для использования на опорной, так и на межкомнатной стене.
Отопление из полипропилена позволяет экономить расход топлива (газа или электричества), используемого для нагрева котла за счет низкого коэффициента трения, так как теплоноситель легко проходит по системе обогрева. Но разница несущественная.
Кроме того, полипропиленовые трубы довольно пластичны, имеют разные модификации с множеством стыков, а также дополнены огромным выбором различных комплектующих, что позволяет осуществить монтаж сложных систем отопления.
И, наконец, отопление полипропиленовыми трубами можно делать как в открытых, так и в закрытых системах, когда все трубы будут спрятаны в пол или стены.
При всех видимых плюсах есть у этих труб и минусы. Во-первых, при довольно высокой устойчивости к химическим воздействиям, такие трубы легко поддаются воздействию механическому (разрезать ее можно обычным кухонным ножом). Во-вторых, не для всех видов отопительных систем подходит полипропилен. Его категорически нельзя использовать в сочетании с парогенератором, но для рассматриваемого нами водяного отопления они отлично подходят. Так же водяное отопление полипропиленом подразумевает наличие большого количества стыков, что сильно влияет на надежность системы
Отопление металлопластиковыми трубами
Если говорить о достоинствах металлопластиковых труб, то можно выделить те же самые плюсы, что и у полипропиленовых собратьев. Но отдельно стоит выделить то, что они способны держать более высокую температуру. А также, и это является их главной отличительной чертой, металлопластик отлично гнется. При этом вы можете не боятся за его повреждение. И этот факт делает данный вид труб идеальным вариантом для системы «теплый пол».
Из недостатков — более высокая цена в сравнении с полипропиленовыми аналогами.
Плюсы и минусы
Основное преимущество битермических радиаторов уже было озвучено. Они стоят дешевле и при этом несущественно теряют в производительности. Совмещение контура для отопления и ГВС практически не сказывается на скорости нагрева проточной воды и в то же время не снижает количество нагреваемой воды. Сравнивая котлы одной мощности у одного и того же производителя, можно увидеть, что допустимый расход горячей воды практически не отличается.
Второй аспект – это способ нагрева воды. За счет трех-четырех точеного крепления внутренней трубки к внешней увеличивается площадь соприкосновения теплоносителя с теплообменником. Фактически тепло от пластин распределяется не только по поверхности внешней трубки, но и переходит частично на внутреннюю трубу. Тем самым повышается скорость нагрева.
Как только кран горячей воды открывается, в трубах уже имеется хорошо прогретая вода. Контур отопления перекрывается, и остаток воды внутри теплообменника дополнительно отдает тепло, не препятствуя его переходу от пластин к горячей жидкости во внутренней полости.
Рекомендуем: Инверторный обогреватель для дома: принцип работы, технические качества, плюсы и минусы
Что же на счет минусов?
И они так же есть. Сложная форма поверхности внутри трубок потенциально повышают скорость отложения солей. Особенно, если установлена высокая температура для отопления в пределах до 95оС включительно. Однако это в большей степени является проблемой не теплообменника, а подготовки воды.
В отоплении по определению теплоноситель необходимо заливать подготовленный. Для этого жидкость избавляют от избытка солей, железа и прочих включений или, по крайней мере, смягчают, добавляют антифриз и прочие добавки, исключающие образование накипи. Даже если не подготавливать воду она в системе теплоснабжения двигается по замкнутому контуру и со временем из нее уходят соли, общее количество которых не пополняется.
В отношении горячей воды все зависит от адекватности пользователя и наличия предварительной очистки и фильтрации. Если есть подозрения, что вода жесткая и способствует образованию накипи, то и одноконтурный котел с большим сечением канала в теплообменнике будет под угрозой.
Накипь в теплообменнике
В любом случае до котла следует установить фильтр или фильтрующую станцию исключающую попадание солей и извести в ГВС и естественно в кран потребителю.
Еще одна особенность – это раздельная работа контура отопления и горячего водоснабжения:
- В первый момент пока открыта горячая вода, при работающем отоплении, потечет почти кипяток (зависит от установленных параметров обогрева).
- Теплоноситель не прогревается во время использования ГВС, однако водяное отопление даже с очень малым объемом все равно обладает высокой теплоемкостью и инертностью. Придется использовать очень долго горячую воду, чтобы ощутить снижение тепла в помещении в зимний период.
Зато в окончании можно сказать и о последнем преимуществе битермического теплообменника. В летний период не возникает проблем с получением горячей воды. Источником тепла для нее остается все тоже горение топлива, и не нужно прогревать весь контур или даже специально подготовленный ограниченный контур по байпасу, чтобы порадовать себя горячим душем.
Как использовать?
Существует два основных варианта использования теплообменника для нагрева воды:
- Первый вариант – подогрев проточной воды. Недостатками этого метода являются ограниченный расход воды, сложность поддержания тепла, отсутствие запасов воды. Плюсы – компактность системы.
- Нагрев в ёмкости. Теплообменник погружается в бак и заполняется водой. Конструкция позволяет поддерживать температуру длительное время, при этом всегда есть запас воды. Недостаток метода – большие габариты бака требуют много пространства.
Все, что необходимо знать о горячей воде, представлено в этом разделе сайта.
Первичный
Первичный теплообменник – это достаточно большая медная труба, которая изогнута в одной плоскости в виде змеевика. В этой же плоскости располагаются пластины различного размера, выполненные из меди. Для предотвращения появления ржавчины поверхность данного агрегата покрыта специальной защитной краской. Мощность первичного теплообменника для отопления в первую очередь зависит от количества ребер и длины трубы.
В большинстве случаев такие приборы обладают примерно одинаковым конструктивным решением, различия же заключаются в способе подключения трубы, в размерах самого теплообменника, а также его мощности. Стоит отметить, что процесс обмена теплом между теплоносителями может быть существенно затруднен в случае загрязнения копотью и грязью.
Не меньшее отрицательное влияние оказывают и отложения солей внутри самого агрегата, препятствующие прохождению воды через бойлер. Это является следствием нарушения циркуляции теплоносителя, а также уменьшения теплопроводности стен прибора. По этой причине необходимо в профилактических целях заниматься своевременным обслуживанием теплообменника для отопления дома, а также выполнять его промывку и очистку.
Специалисты рекомендуют вместе с теплообменником покупать также и фильтры, которые помогут справиться с лишними отложениями и увеличить срок их полезного использования.
Типы пластинчатых теплообменников
Устройства для переноса тепла между нагретой и холодной средой подразделяются на следующие типы в зависимости от схемы передвижения теплоносителей:
1. Одноходовые пластинчатые аппараты, в которых среда перемещается постоянно по одной и той же траектории. При этом теплоноситель проходит по всей длине устройства. Еще в таких аппаратах среды всегда движутся в противоположных направлениях. Это является их основной отличительной чертой.
2. Многоходовые пластинчатые аппараты, рекомендованные для использования на тех объектах, где требуется достичь незначительной разницы температуры между греющей и нагреваемой жидкостью. У этих устройств патрубки находятся не только спереди на неподвижной части, но и с торца на нажимной плите. В устройствах данного типа потоки сред способны менять направления движения. Это может происходить в нескольких или исключительно в одном ходу. Многоходовые устройства передачи тепла оснащаются по одному входному и выходному отверстию.
3. Многоконтурные пластинчатые аппараты, имеющие в своей конструкции независимые контуры в количестве 2 штук. Они располагаются на одной стороне. Применяются такие устройства в тех случаях, когда нужно создать двухэтапные условия охлаждения или прогрева теплоносителя. Еще данные теплообменники позволяют эффективно выполнять регулирование тепловой мощности.
Однако на этом классификация пластинчатых теплообменников не заканчивается. Они еще подразделяются в зависимости от легкости доступа к устройствам, так как их поверхности необходимо не только постоянно чистить механическим способом, но и просто осматривать.
Производители создают три разновидности теплообменников пластинчатого типа:
1. Разборные устройства, имеющие минимально возможные размеры. Данные аппараты очень просто обслуживаются. Их гофрированные пластины и все каналы при необходимости имеется возможность без затруднения очистить. При этом конструкция таких теплообменников позволяет изменять число, и даже тип гофрированных пластин. В результате появляется возможность уменьшить или увеличить мощность отдельно взятого аппарата. Если же возникает утечка теплоносителя, то в этом случае исправить поломку тоже не составляет никакого труда, так как можно выполнить быструю замену уплотнительного элемента или пластины.
2. Полусварные устройства, к которым еще относятся полуразборные аппараты. Такие теплообменники состоят из нескольких модулей, изготовленных при помощи сварки. В состав каждого из них входит две гофрированные пластины. Для их сварки между собой используются лазерные аппараты. Из данных модулей собирается единый пакет. Для этого применяются торцевые пластины и болты, с помощью которых они стягиваются. Эти теплообменники используются в тех случаях, когда какой-нибудь теплоноситель имеет повышенное давление или температуру. Еще аппараты данного вида применяются для нагрева или охлаждения опасных сред.
3. Неразборные устройства, которыми являются теплообменники, изготовленные при помощи пайки. Они состоят из определенного количества гофрированных плит из нержавейки. Данные элементы соединяются между собой методом пайки. Этот процесс осуществляется в вакууме. При этом еще используется припой из никеля или меди. Такие теплообменники отличаются повышенной надежностью, небольшими габаритами и легкой установкой. Неразборные устройства способны самостоятельно очищать свои каналы, так как в них присутствует высокая турбулизация потока среды. Кроме того, они дают хороший экономический эффект. Используются данные аппараты в теплоснабжении, где с их помощью осуществляется нагрев воды.
Все вышеперечисленные теплообменники пластинчатого типа создаются из тонколистового металла. Минимальное количество пластин в одном аппарате обычно составляет 7 штук. Их максимальное число может быть любым, так как практически ничем не ограничивается. При этом самая большая температура нагревающей среды не превышает 150 градусов. В то же время максимальное давление составляет 9,8 бар. На количество теплоносителя, который проходит через теплообменник, влияют его габариты.
