Если вы хотя бы раз интересовались вопросом обустройства системы отопления в частном доме, то должны были слышать о теплообменниках. Они играют достаточно важную роль в системе отопления. Это особенно актуально для того случая, когда речь идет об автономном отоплении, где применяются нагревательные котлы. В них теплоноситель подготавливается внутри такого теплообменника.

Некоторые полагают, что это устройство полое, а внутри него находится вода. Производители сегодня предлагают подобные приборы в широком разнообразии, они могут быть выполнены из самых разных металлов. Однако одними из самых распространённых являются пластинчатые теплообменники.

Основные разновидности теплообменников для отопления

На сегодняшний день известны две разновидности теплообменников, которые бывают трубчатыми и пластинчатыми. Последнюю нельзя разобрать, так как при ее изготовлении элементы спаиваются между собой. Трубчатые теплообменники представляют собой трубы внушительного диаметра, в которые ввариваются трубки меньшего диаметра.

Если же перед вами пластинчатый теплообменник, то это указывает на то, что устройство состоит из нескольких пластин, которые обладают штампованными волнистыми каналами и поверхностью для прохождения теплоносителя. Пластины фиксируются прокладками из резины и стяжками.

Какой выбор сделать

Пластинчатые агрегаты выбираются наиболее часто, ведь они легко поддаются ремонту и обладают менее внушительными размерами. В трубчатых устройствах теплообмен происходит в трубе меньшего диаметра, которая располагается в большой трубе. Это позволяет использовать устройство при воздействии высокого давления, чего нельзя сказать о пластинчатой разновидности.

Принцип работы теплообменника

По той причине, что у пластинчатого теплообменника четыре выхода, он имеет два контура. Это устройство выступает в качестве разделителя потоков по давлению и температуре. Разные теплоносители можно разделить между собой, это касается кислот и жидкостей. На один контур подключаются тёплые полы, тогда как на другой - теплоцентраль, а именно обратка и подача.

Как избежать ошибок

Центральный теплоноситель напрямую подключать к теплым полам нельзя, так как это может вывести их из строя в короткие сроки. К таким последствиям могут привести некоторые причины по типу высокого давления в центральных теплосетях и большой температуры. Кроме того, в теплоносителе содержится множество растворенного железа и химических реактивов.

Конструкция пластинчатого теплообменника

Теплообменник для отопления частного дома может быть пластинчатым. В этом случае в его состав входят:

• подвижная плита;
• неподвижная плита;
• крепежные изделия;
• набор пластин;
• верхняя и нижняя направляющие.

Крепежи необходимы для стягивания плит, которые формируют раму. Что касается направляющих, то они имеют круглое сечение. Теплообменник для отопления может иметь рамы самых разных размеров. Всё будет зависеть от мощности конструкции. Чем больше пластин, тем больше у устройства производительность, а также вес и размеры.

Число пластин для модели теплообменника имеет определенный показатель. В их конструкции имеются прокладки, которые герметизируют протоки, по которым протекает вода. Для того чтобы добиться необходимой плотности двух резиновых прокладок, пластины стягиваются между собой и фиксируются к неподвижной плите.

Пластины теплообменника

Пластинчатый теплообменник для отопления дома изготавливается из нержавеющей стали. Этот металл превосходно претерпевает негативные воздействия воды плохого качества. На него могут оказывать влияние повышенные температуры, которые образуются в камере сгорания. Именно поэтому производители сделали правильный выбор.

Описываемый теплообменник для отопления изготавливается методом штамповки. Пластины выполняются не из любой нержавейки. Существуют специальные марки, которые рекомендованы к использованию. Например, отечественные производители наиболее часто используют сталь марки 08Х18Н10Т.

Плиты обладают интересным устройством. В них используется технология, которая предполагает создание канавок поверх плоскости. Они могут располагаться симметрично. Подобная рельефная поверхность увеличивает площадь теплового отбора, а также гарантирует равномерное распределение воды.

Принцип работы

Пластинчатый теплообменник для отопления работает не по самому простому принципу. В нём пластины устанавливаются с поворотом на 180 °С. В один пакет обычно компонуется 4 элемента, которые создают коллекторные контуры подачи и отвода воды. Два с краю расположенных элемента в процессе не участвуют.

Теплообменник для горячей воды от отопления может предполагать один из двух видов компоновки. Если теплоноситель разделяется на параллельные потоки, то речь идет об одноходовой компоновке. В этом случае потоки проходят по каналам и оказываются в порту для вывода. Существует еще и многоходовая компоновка. Здесь используется сложная схема, ведь теплообменник имеет одинаковое количество каналов. Этого стало возможно достичь методом установки дополнительных пластин, которые содержат глухие порты.

Установка теплообменника в систему отопления

Довольно распространенным сегодня в схемах, где транспортируется теплоноситель, является теплообменник. Отопление дома с ним становится более эффективным. Если вы планируете осуществить монтаж этого узла, то следует правильно произвести крепление. Конструкция прижимается к стене с помощью крепежной ленты или консоли. Сделать это можно, используя уголок, который устанавливается в нижней части теплообменника. Ко всему прочему, устройство будет завязано трубами.

Дополнительно устанавливается фильтр, он должен обеспечивать хотя бы грубую очистку воды, которая идет на контур теплоэлектростанции. Если отопление через теплообменник будет осуществляться в условиях старой системы, то требуется установка двух фильтров, один из которых будет находиться снизу, другой - сверху. Следует позаботиться о наличии американок и кранов, первые из которых имеют вид быстроразъемных резьбовых соединений. Простая американка имеет в составе 4 части:

• накидную гайку;
• два резьбовых фитинга;
• прокладки.

Важно учитывать диаметр подключения при монтаже теплообменника, ведь прибор очень компактный. В нём будет большой объем теплоносителя, а вот зазор между пластинами окажется минимальным. Желательно использовать идентичный диаметр или несколько больше. При выборе теплообменника необходимо приобретать тот, что имеет небольшой запас мощности. На размеры это не влияет, а вот скорость теплосъема увеличится. Это особенно актуально для тех схем, где теплоэлектростанция выдаёт небольшую температуру.

Выбор теплообменника для котла по материалу

Теплообменник для котлов отопления представляет собой «сердце» данного оборудования. Именно от этого узла зависит работоспособность агрегата. Если такое надежное «сердце» не подведет в трудную минуту, это устройство можно считать незаменимым при обустройстве системы отопления. Однако важно учитывать еще и срок службы котла, на который влияет материал теплообменника. В качестве него может использоваться чугун или сталь.

В первом случае вес окажется внушительным, в 2 раза больше стального соперника. Эту особенность необходимо учитывать, проектируя котельную. Ведь такое оборудование на стену повесить не удастся. А вот если выбрать мощный котел с теплообменником из чугуна, то и вовсе придется усиливать фундамент. Если же приобрести маломощное котельное оборудование, то у него будет снижено количество секций, ребер и дымовых каналов, по которым передвигаются продукты сгорания. Это снизит эффективность теплообменника и станет причиной преждевременного старения чугунного узла. Выбирая стальной теплообменник, вы предпочтете оборудование, которое будет весить намного меньше.

Теплообменник для печи

Теплообменник в печь для отопления можно изготовить самостоятельно, для этого обычно используется листовая 3-мм сталь или трубы, которые могут быть профильными или круглыми. Толщина их стенок может изменяться в пределах от 3 до 5 мм, тогда как диаметр обычно варьируется от 30 до 50 мм.

В качестве альтернативного решения для этой цели можно использовать трубы из нержавейки или меди. Однако из-за их высокой стоимости материал используется довольно редко. Да и с применением листового металла регистры изготовить проще. Их будет легче чистить при эксплуатации. Однако обычно они имеют меньшую площадь контакта с горячими газами или пламенем, ведь в большинстве случаев представляют собой сплошную поверхность, а в теплообмене участвует лишь внутреннее основание, обращённое к пламени.

Если изготавливать такой теплообменник для отопления частного дома из трубы, то он будет иметь такие же размеры, как и в вышеописанном случае, но теплообменная площадь увеличится. Ведь горячие газы и пламя будут контактировать. Однако при изготовлении придется изрядно потрудиться, особенно это касается тех конструкций, которые полностью состоят из трубы круглого сечения.

Если вы решили прибегнуть к технологии, которая предполагает применение труб, то лучше предпочесть цельнотянутые бесшовные изделия, которые дополнительно укрепляются сварным швом. Их следует расположить с наружной стороны регистра, в том месте, где находится кирпичная кладка.

Когда теплообменник своими руками для отопления изготавливается по такой технологии, довольно часто листовое железо и трубы комбинируют. Это делается для того, чтобы использовать положительные качества изделий, а также для упрощения технологии. В конечном итоге удастся получить достаточно внушительную теплообменную площадь.

Заключение

Если вы решили предпочесть пластинчатый теплообменник, то должны знать, что его мощность будет зависеть не только от размеров, но и от количества пластин. На любое подобное оборудование необходимо установить очистительный фильтр, который требуется для удержания грубых частиц по типу окалины или стружки. Его время от времени следует промывать специальными средствами. В настоящее время в широком ассортименте они представлены на рынке.

Индивидуальный тепловой пункт предназначен для экономии тепла, регулирования параметров снабжения. Это комплекс, располагающийся в отдельном помещении. Может эксплуатироваться в частном или многоквартирном доме. ИТП (индивидуальный тепловой пункт), что это такое, как устроен и функционирует, рассмотрим подробнее.

ИТП: задачи, функции, назначение

По определению ИТП — тепловой пункт, обогревающий здания полностью или отчасти. Комплекс получает энергию из сети (ЦТП, центрального теплового пункта или котельной) и распределяет ее до потребителей:

• ГВС (горячего водоснабжения);
• отопления;
• вентиляции.

При этом имеется возможность регуляции, так как режим обогрева в жилой комнате, подвале, на складе, отличается. На ИТП возлагаются следующие основные задачи.

• Учет расхода тепла.
• Защита от аварий, контроль за параметрами для безопасности.
• Отключение системы потребления.
• Равномерное распределение тепла.
• Регулировка характеристик, управление температурными и другими параметрами.
• Преобразование теплоносителя.

Для установки ИТП здания модернизируются, что обходится недешево, но несет в себе выгоды. Пункт располагают в отдельном техническом или подвальном помещении, пристройке к дому или отдельно расположенном рядом сооружении.

Преимущества наличия ИТП

Значительные расходы на создание ИТП допускаются в связи с преимуществами, которые следуют из наличия пункта в здании.

• Экономичность (по потреблению — на 30%).
• Снижение затрат на эксплуатацию до 60%.
• Расход тепла контролируется и учитывается.
• Оптимизация режимов снижает потери до 15%. Учитывается время суток, выходные дни, погода.
• Тепло распределяется соответственно условиям потребления.
• Расход можно регулировать.
• Вид теплоносителя подлежит изменению в случае необходимости.
• Низкая аварийность, высокая безопасность эксплуатации.
• Полная автоматизация процесса.
• Бесшумность.
• Компактность, зависимость габаритов от нагрузки. Пункт можно разместить в подвале.
• Обслуживание тепловых пунктов не требует многочисленного персонала.
• Обеспечивает комфорт.
• Оборудование комплектуется под заказ.

Управляемый расход тепла, возможность влияния на показатели привлекает в плане экономии, рационального расхода ресурса. Поэтому считается, что затраты окупаются в приемлемый период.

Виды ТП

Различие ТП — в количестве и видах систем потребления. Особенности типа потребителя предопределяют схему и характеристики требуемого оборудования. Отличается способ монтажа и расстановки комплекса в помещении. Выделяют следующие виды.

• ИТП для единственного здания или его части, расположенный в подвале, техническом помещении или рядом стоящем сооружении.
• ЦТП — центральный ТП обслуживает группу зданий или объектов. Располагается в одном из подвалов или отдельном сооружении.
• БТП — блочный тепловой пункт. Включает один или несколько блоков, изготовленных и поставленных на производстве. Отличается компактным монтажом, применяется для экономии места. Может выполнять функцию ИТП или ЦТП.

Принцип работы

Схема конструкции зависит от источника энергии и специфики потребления. Наиболее популярная — независимая, для закрытой системы ГВС. Принцип работы ИТП следующий.

1. Носитель тепла приходит в пункт по трубопроводу, отдавая температуру подогревателям отопления, ГВС и вентиляции.
2. Теплоноситель идет в обратный трубопровод на теплогенерирующее предприятие. Используется повторно, но часть может быть израсходована потребителем.
3. Потери тепла восполняются подпитками, имеющимися в ТЭЦ и котельных (подготовка воды).
4. В тепловую установку поступает водопроводная вода, проходя через насос для холодного водоснабжения. Часть ее идет потребителю, остальное нагревается подогревателем 1 ступени, направляясь в контур ГВС.
5. Насос ГВС перемещает воду по кругу, проходя через ТП, потребителя, возвращается с частичным расходом.
6. Подогреватель 2 ступени действует регулярно при потере жидкостью тепла.

Теплоноситель (в данном случае — вода) движется по контуру, чему способствуют 2 циркуляционных насоса. Возможны его утечки, которые восполняет подпитка из первичной тепловой сети.

Принципиальная схема

Та или иная схема ИТП имеет особенности, зависящие от потребителя. Важен центральный поставщик тепла. Самый распространенный вариант — закрытая система ГВС с независимым присоединением отопления. В ТП по трубопроводу поступает носитель тепла, реализуется при подогреве воды для систем и возвращается. Для возврата имеется обратный трубопровод, идущий к магистрали на центральный пункт — предприятие по генерации тепла.

Отопление и ГВС устроено в виде контуров, по которым с помощью насосов перемещается носитель тепла. Первый принято проектировать, как замкнутый цикл с возможными утечками, восполняемыми из первичной сети. А второй контур — циркулярный, снабженный насосами для ГВС, подающий воду к потребителю для расходования. При потере тепла нагрев осуществляется второй нагревательной ступенью.

ИТП для разных целей потребления

Будучи оборудованным для отопления, ИТП имеет независимую схему, в которой установлен пластинчатый теплообменник со 100% нагрузкой. Потери давления предотвращается установкой сдвоенного насоса. Подпитка осуществляется от обратного трубопровода в тепловых сетях. Дополнительно ТП комплектуется приборами учета, блоком ГВС при наличии других необходимых узлов.


ИТП, предназначенный для ГВС — это независимая схема. Кроме того, она параллельная и одноступенчатая, укомплектованная двумя пластинчатыми теплообменниками, нагруженными по 50%. Есть насосы, компенсирующие снижение давления, приборы учета. Предполагается наличие других узлов. Подобные теплопункты функционируют по независимой схеме.

Это интересно! Принцип осуществления теплофикации для отопительной системы может быть основан на пластинчатом теплообменнике со 100% нагрузкой. А ГВС имеет двухступенчатую схему с двумя аналогичными устройствами, нагруженными на 1/2 каждый. Насосы различного назначения компенсируют снижающееся давление и подпитывают систему из трубопровода.

Для вентиляции применяют пластинчатый теплообменник со 100% нагрузкой. ГВС обеспечивается двумя такими устройствам, нагруженными на 50%. Посредством работы нескольких насосов компенсируется уровень давления и делается подпитка. Дополнение — устройство учета.

Этапы установки

ТП здания или объекта при установке проходит поэтапную процедуру. Одного лишь желания жильцов в многоквартирном здании недостаточно.

• Получение согласия собственников помещений жилого здания.
• Заявка теплоснабжающим компаниям на проектирование в конкретном доме, разработка техзадания.
• Выдача технических условий.
• Обследование жилого либо иного объекта под проект, определение наличия и состояния оборудования.
• Автоматический ТП будут проектировать, разрабатывать и утверждать.
• Заключается договор.
• Проект ИТП жилого дома либо иного объекта реализуется, проводятся испытания.

Внимание! Все этапы можно реализовать за пару месяцев. Забота возлагается на ответственную специализированную организацию. Для успеха компания должна быть хорошо зарекомендована.

Безопасность эксплуатации

Автоматический теплопункт имеет обслуживание с работниками должной квалификации. Персонал знакомят с правилами. Есть и запреты: автоматика не запускается при отсутствии воды в системе, насосы не включают, если на вводе перекрыта запорная арматура.
Требуется контролировать:

• параметры давления;
• шумы;
• уровень вибрации;
• нагрев двигателя.

Регулирующий клапан нельзя подвергать чрезмерному усилию. Если система под давлением, регуляторы не разбирают. Перед пуском промывают трубопроводы.

Допуск к эксплуатации

Эксплуатация комплексов АИТП (автоматизированных ИТП) требует оформления допуска, для чего в Энергонадзор предоставляется документация. Это техусловия подключения и справка об их исполнении. Нужны:

• согласованная проектная документация;
• акт ответственности по эксплуатированию, балансу принадлежности от сторон;
• акт готовности;
• теплопункты должны иметь паспорт с параметрами теплоснабжения;
• готовность устройства учета тепловой энергии — документ;
• справка о наличии договора с энергокомпанией по обеспечению теплоснабжения;
• акт приемки работ от компании, производящей монтаж;
• Приказ, назначающий ответственного за техобслуживание, исправность, ремонт и безопасность АТП (автоматизированного теплового пункта);
• список лиц, отвечающих за обслуживание установок АИТП и их ремонт;
• копия документа о квалификации сварщика, сертификаты на электроды и трубы;
• акты по иным действиям, исполнительная схема объекта автоматизированный теплопункт, включающая трубопроводы, арматуру;
• акт по опрессовке, промывке отопления, ГВС, которые включает автоматизированный пункт;
• инструктаж.

Составляется акт допуска, заводятся журналы: оперативный, по инструктажу, выдаче нарядов, обнаружению дефектов.

ИТП многоквартирного дома

Автоматизированный индивидуальный тепловой пункт в многоэтажном жилом здании транспортирует тепло от ЦТП, котельных или ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) к отоплению, ГВС и вентиляции. Подобные новшества (автоматический тепловой пункт) сберегают до 40% и более тепловой энергии.

Внимание! Система использует источник — тепловые сети, к которым подключается. Необходимости согласования с этими организациями.

Множество данных требуется для расчетов режимов, нагрузки и результатов экономии для оплаты в ЖКХ. Без этой информации проект не будет выполнен. Без согласования ИТП не выдадут допуск к эксплуатации. Жильцы приобретают следующие выгоды.

• Большая точность работы аппаратов по поддержанию температуры.
• Подогрев производится с расчетом, включающим состояние наружного воздуха.
• Снижаются суммы за услуги по счетам ЖКХ.
• Автоматизация упрощает обслуживание объектов.
• Снижаются затраты на ремонт, численность персонала.
• Экономятся финансы на потребление тепловой энергии от централизованного поставщика (котельных, ТЭЦ, ЦТП).

Итог: как происходит экономия

Тепловой пункт системы отопления снабжают узлом учета при вводе, что является залогом экономии. С приборов снимают показания по расходу тепла. Сам учет не снижает расходы. Источник экономии — возможность смены режимов и отсутствие завышения показателей со стороны энергоснабжающих компаний, точное их определение. Невозможно будет списать на подобного потребителя дополнительные издержки, утечки, расходы. Окупаемость происходит в сроки 5 месяцев, как среднее значение с экономией до 30%.

Автоматизирована подача теплоносителя от централизованного поставщика — теплотрассы. Монтаж современного узла отопления и вентиляции позволяет учитывать при эксплуатации сезонные и суточные температурные изменения. Режим коррекции — автоматический. Теплопотребление уменьшается на 30% при окупаемости от 2 до 5 лет.

Теплообменник – оборудование, в рабочем блоке которого налажен теплообмен между элементами с различными температурами.

Достоинства систем отопления на основе теплообменников:

• легкость в эксплуатации и простота технического обслуживания;
• долговечность;
• равномерность отопления больших площадей;
• удобная система терморегулирования;
• отсутствие громоздких радиаторов;
• тепловой комфорт в помещении.

Материалы изготовлени

Технология получения теплообменивающих устройств предусматривает их изготовление из материалов: латунь, медь, силумин (кремниево-алюминиевый сплав), нержавеющая сталь. Выбор материала зависит от конечной цели использования оборудования. Медные устройства применимы при изготовлении пива, а латунь чаще выбирают для комплектации оборудования, использующего повышенное давление.

Сферы применения

Выделяют следующие сферы использования теплообменивающего оборудования:

• системы охлаждения;
• отопительные системы;
• системы кондиционирования;
• химическая промышленность;
• обогрев бассейнов;
• солнечные коллекторы;
• машиностроение;
• вентиляционные системы;
• металлургия;
• фармация;
• автопроизводство;
• пищевая промышленность.

Помимо этого, возможно применение теплообменивающего оборудования для отопления частных домовладений. Установить устройство можно как самостоятельно, так и с помощью мастера. Использование такой техники помогает равномерно распределить тепло в помещении.

Классификация

Классификация теплообменников предусматривает их деление на такие виды:

• пластинчатые;
• трубчатые.

Пластинчатые устройства включают набор пластин с волнистыми каналами со штамповкой и поверхностями, предназначенными для циркуляции жидкостей. Пластины соединены при помощи прорезиненных прокладок и стяжек. Преимущества подобных устройств – легкость в применении и компактность.

Пластинчатые теплообменники находят все более широкое применение. Сфера их использования не ограничивается только промышленным оборудованием, возможен также монтаж этих устройств в жилых домах для монтажа отопительных систем.

Пластинчатые теплообменники классифицируются на группы:

• неразборные (они же сварные и паяные);
• полусварные;
• разборные.

Разборные устройства наиболее популярны. В них пластины разделены при помощи резиновых уплотнителей. Установка не занимает много времени, а эксплуатация не вызывает трудностей.

Классический вариант пластинчатых теплообменников имеет входные и выходные патрубки на поверхности передней плиты. Некоторые устройства имеют патрубки и на передней, и на задней панелях. Рабочие среды подсоединяются к патрубкам посредством фланцевых, резьбовых, стальных соединений. Некоторые модели имеют меньшее количество патрубков, тогда теплоносители подсоединяются непосредственно к плите.

Трубчатые теплообменники включают трубы малого диаметра, вваренные в другие трубы. Достоинствами устройства считается применение в условиях повышения давления.

По критерию способа теплообмена техника подразделяется на смесительную и поверхностную. Устройства смесительного типа передают тепло при плотномконтактировании носителей. Поверхностные теплообменники содержат два контура, в которых происходит перемещение сред с отличными температурами. Обмен теплом между ними возможен через поверхностные элементы пластин, стенок, листов или труб, которые выполнены из теплопроводящих материалов (нержавеющей или высокоуглеродистой стали, сплавов цветных металлов). Этот тип оборудования применяется в жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленных предприятиях и в организации малого бизнеса.

Поверхностные теплообменники делятся виды: рекуперативные и регенеративные. Рекуперативные теплообменники характеризуются константным обменом тепла посредством стенок контуров при однонаправленном движении носителей. В регенеративных устройствах происходит поочередный контакт носителей с теплообменивающей поверхностью.

Рекуперативные теплообменники тоже классифицируются:

1. Погружные. Принцип работы предусматривает движение одного теплоносителя по змеевику, который погружен в бак, содержащий второй жидкий теплоноситель. Модель отличается удобством в применении, характеризуется оптимальной стоимостью.
2. Оросительные. Сфера применения – как конденсаторы в системах охлаждения. Теплобменники выглядят как змеевики из горизонтальных труб, которые размещены в вертикальной плоскости. У каждого ряда труб есть желоб, по которому на них стекает вода пониженной температуры. Вода, которая не испарилась, возвращается в систему благодаря насосу.
3. Витые. Представляют собой систему труб, намотанных на сердечник. Компактны и высокоэффективны.
4. Спиральные. Для оборудования характерен вид двух спиральных каналов, которыми обвита центральная перегородка. Предназначены для охлаждения и нагрева вязких жидкостей.
5. Кожухотрубные. Трубные решетки присоединены к кожуху посредством сварки. В них закрепляются трубы. Крепление их происходит плотно при помощи развальцовки. Решетки закрыты крышками на шпильках, болтах и прокладках. Кожух включает штуцера (патрубки). Принцип работы заключен в циркуляции носителя тепла в межтрубном пространстве и по трубам. Увеличение теплоотдачи происходит при помощи оребрения.
6. Секционные – последовательность секций, которые представляют собой кожухотрубные устройства.
7. Пластинчатые. Включают набор пластин с волнистыми поверхностями со штамповкой и каналами для движения жидкостей. Возможна работа только при пониженном давлении.

Кожухотрубный теплообменник

Строение и принцип работы

Механизм действия легко рассмотреть на примере пластинчатого теплообменника заводской сборки. Структура предусматривает два контура и четыре выхода. Пластинчатое устройство разделяет потоки по давлению и температуре. Теплоносителями выступают кислоты и другие жидкости.

Теплообменники для отопления предполагают подключение к одному контуру теплых полов, а к другому – теплоцентрали.

Прямое подключение центрального теплоносителя невозможно, поскольку это приводит к выходу из строя теплого напольного покрытия.

Это происходит из-за повышения давления в теплоцентрали, температурных перепадов и присутствия химически агрессивных веществ в теплоносителе.

Строение теплообменника представлено на рисунке ниже.

Схематичное устройство пластинчатого теплообменника

Структуру теплообменника составляют:

• станина, которая с одной стороны устройства прикрепляется к неподвижной прижимной плите и служит элементом опоры;
• пакет пластин, образующий между составляющими элементами каналы для теплоносителя;
• рама, которая состоит из подвижной прижимной плиты, неподвижной прижимной плиты и задней стойки;
• кожух, служащий для защиты устройства от внешних воздействий;
• шпильки, которые размещены по краю отверстий, через которые в устройство поступает теплоноситель;
• прокладка, необходимая для герметичности каналов;
• опорные и крепежные элементы (направляющие балки, несущая база, лапы станины и рамы, подшипники, болты, гайки, шайбы).

Синие и красные стрелки на рисунке обозначают направления движения холодного и горячего теплоносителя внутри теплообменника соответственно.

В быту применяют теплообменник, чей принцип функционирования основан на разделении потоков и поддержании автономного функционирования теплых полов при пониженном уровне рабочего давления в 1,5 бара и подключении чистой воды.

Структуру теплообменного оборудования составляют три группы пластин:

1. Набранные, принадлежащие автономной системе отопления с пониженным уровнем давления.
2. Набранные, принадлежащие центральной системе отопления с повышенным уровнем температуры и давления.
3. Разделительные, характеризующиеся малой толщиной и передающие тепло от централизованной системы к автономной.

Число и параметры пластин предопределяют мощность теплообменного оборудования. Каждое устройство предполагает установку очистительного фильтра. Он способен удержать грубые частицы: окалины, стружку и прочие. Фильтр нуждается в периодическом промывании очистительными растворами.

Принцип работы теплообменника

Принцип работы теплообменника заключается в передаче тепловой энергии от одного теплоносителя к другому. В устройство поступает прямая греющая среда и холодная среда. При прохождении их между пластинами по каналам происходит нагревание холодной среды. На выходе из теплообменника получают нагретую среду и обратную греющую среду. Внутри оборудования теплообменивающие жидкости движутся навстречу друг другу, то есть в противотоке, и не могут смешиваться, поскольку разделены пластинами.

Характеристики оборудования

Теплообменное оборудование маркируется следующими данными:

• уровень тестового давления;
• уровень максимального рабочего давления;
• уровень максимальной рабочей температуры;
• производитель.

Помимо этого, в комплектацию входят схема и техпаспорт на языке страны-производителя, в нужных случаях переведенный на язык продающей страны.

Возможно диагональное и вертикальное расположение контуров. При диагональном расположении контуров требуется производить установку только в вертикальное положение. Тогда возможно поступление горячей воды в теплообменивающий аппарат в направлении сверху вниз. При этом происходит передача тепла в автономную систему посредством разделительных пластин.

Вода на входе – повышенной температуры, а на выходе она снижена. При этом в контуре, принадлежащем автономной системе, движение теплоносителя происходит снизу вверх. На нижних уровнях происходит слабый нагрев воды, при приближении к верхним – нагрев усиливается. Это облегчает функционирование системы. Подача воды в оборудование возможна благодаря принудительной циркуляции.

Монтаж

Монтаж пластинчатого теплообменника, как наиболее распространенного, осуществляется по трем вариантам:

• параллельному;
• смешанному двухступенчатому;
• последовательному двухступенчатому.

При параллельном монтаже требуется установить терморегулятор. Этот способ экономит пространство, время, а также не требует больших затрат. Двухступенчатая смешанная схема обеспечивает значительную экономию теплоносителя. Это достигается благодаря использованию обратного тока теплой воды для обогрева потока с более низкой температурой.

Использование последовательной схемы применяет разделение входящего потока на две ветки. Одна из них проходит сквозь регулятор, другая – сквозь подогреватель. Далее оба потока смешиваются, после чего попадают в отопительный блок. Это экономит теплоноситель. Полная автоматизация оборудования невозможна.

Теплообменники закрепляются на стене с помощью крепежной ленты, консоли и уголка, прикрепленного к нижней части устройства. После этого требуется провести установку фильтров. Минимальное условие – присутствие фильтрующей системы в системе теплоцентрали. Перед установкой стоит подготовить краны и американки – резьбовые разъемные соединительные компоненты. Каждый из них включает в состав накидную гайку, прокладку и два фитинга. Важно правильно подбирать запчасти, чтобы они подходили к диаметру системы подключения. Тогда монтаж не вызовет затруднений.

Внешний вид пластинчатого теплообменника

Буржуйка с теплообменником. Видео

Про особенности изготовления буржуйки из газовых баллонов с теплообменником можно узнать из видео ниже.

Несмотря на широту сфер применения теплообменников, наиболее популярным является их использование в качестве дополнительной системы отопления. Оптимальные технические характеристики обеспечивают качественный прогрев помещений любой площади. Установка полов с теплообменниками не занимает много времени, они просты в эксплуатации и долговечны. Необходимо своевременно проводить профилактические осмотры системы, чтобы своевременно устранять возможные проблемы.

Вконтакте

Часто в отоплении мы слышим слово «теплообменник». Вещица довольна интересная и применяется в разных ситуациях. В этой статье мы поговорим с Вами о том, что такое теплообменник и какой у него принцип работы.

Теплообменник - устройство, внутри которого происходит теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими разные температуры. Устройство и принцип работы теплообменника разделим на несколько подпунктов.

Виды теплообменников

Различают несколько видов данного устройства. Все теплообменники делятся на:

• трубчатые;
• пластинчатые - неразборные (паяные), разборные.

Трубчатые теплообменники - это по сути труба большего диаметра, в которую вварены трубки меньшего диаметра.

Пластинчатые теплообменники - это устройства, состоящие из набора пластин, в которых отштампованы волнистые каналы и поверхности для прохождения жидкости. Пластины укрепляются между собой стяжками и прокладками из резины.

Пластинчатые агрегаты более легки в ремонте. Также они имеют меньшие габариты. В трубчатых агрегатах теплообмен происходит в трубе малого диаметра, находящейся в трубе большого диаметра. Поэтому их можно использовать при высоких давлениях, а пластинчатые нельзя.

Из каких материалов изготавливают теплообменники

При изготовлении теплообменников для систем отопления используют различные материалы, такие как нержавеющая сталь, силумина (сплав алюминия и кремния), латунь (используются для систем высокого давления), медь (используются в пивной промышленности, где нужно резко охладить пиво за счет эффекта большой теплопроводности) и другие.

Принцип работы теплообменника

Давайте разберемся, как работает теплообменник для отопления. Рассмотрим пластинчатый паяный теплообменник, который собран на заводе. У него есть четыре выхода, следовательно, два контура. Теплообменник служит разделителем потоков по температуре, по давлению. Таким образом, можно разделить различные теплоносители, жидкости и кислоты.

Теперь разберём принцип работы теплообменника для отопления в доме. На один контур теплообменника подключаются теплые полы, а на другой контур - теплоцентраль (подача и обратка). Напрямую подключать центральный теплоноситель к теплым полам нельзя, так как это может привести к их порче за короткий промежуток времени. На это есть ряд весомых причин. Во-первых, в центральных теплосетях большое давление. Во-вторых, большая температура. И, в третьих, в теплоносителе содержится много химических реактивов и растворенного железа.

Для этого нам на помощь приходит теплообменник, который позволяет разделить потоки и сделать в квартире автономную систему теплого пола с маленьким рабочим давлением 1,5 бар и чистой водой.

Теплообменник состоит из трех групп пластин:

1. Набранная пластина из центральной системы отопления с большой температурой и высоким давлением,
2. Набранная пластина автономной системы отопления с небольшим давлением,
3. Разделительная пластина, которая имеет небольшую толщину и осуществляет процесс передачи тепла от центральной системы отопления к автономной системе.

Мощность теплообменника зависит от количества пластин и их размеров. На любой теплообменник необходимо поставить очистительный фильтр, который будет удерживать различные грубые частицы (стружки, окалины, мелкие частицы). Периодически его необходимо промывать специальными средствами. В настоящее время на рынке представлен большой выбор подобных средств.

Внешний вид устройства

На любом теплообменнике нанесены технические характеристики:

• максимальная рабочая температура, например, 200 °C;
• максимальное рабочее давление, например, 30 бар;
• тестовое давление, например, 43 бара.

Также указывается страна-производитель, технический паспорт на языке производителя, схема, обозначаются контуры. В случае необходимости паспорт можно перевести на русский язык. Устройство и принцип работы теплообменника от разных производителей иногда могут немного отличаться. Но суть остается одна.

Контуры теплообменника для отопления могут располагаться как вертикально, так и диагонально. Наиболее простое устройство - это диагональное расположение. В данном случае теплообменник необходимо вмонтировать строго в вертикальном положении. Ни горизонтально, ни под острым углом, а именно вертикально.

При таком расположении горячая вода из центральной системы отопления сверху вниз будет поступать в теплообменник, передавая свое тепло автономной системе через разделительную систему. То есть на входе это будет очень горячая вода, на выходе уже вода с упавшей температурой. В контуре же автономной системы теплоноситель будет идти снизу вверх. Внизу вода нагревается незначительно, а чем ближе к верху, тем нагрев будет сильнее. За счет такого устройства системе будет легче работать.

Процесс подачи воды в теплообменник осуществляется на принудительной циркуляции. Теплоэлектростанция работает на своих насосах. А автономная система теплого пола в квартире будет работать на своем циркуляционном насосе.

На деле это выглядит следующим образом.

Установка теплообменника

Используя инструкцию по монтажу, необходимо правильно закрепить теплообменник. Он прямо прижимается к стене за счет специальной консоли или крепежной ленты. Также можно установить теплообменник за счет уголка, который крепится к низу теплообменника. Плюс он завяжется трубами.

Дополнительно нужно смонтировать фильтры. Должен быть хотя бы фильтр грубой очистки на контур теплоэлектростанции. Если подключается к старой отопительной системе, то необходимо два фильтра. Один внизу, другой вверху.

И, безусловно, нужны краны и американки. Последние представляют собой быстроразъемные резьбовые соединения. Как правило, обычная простая американка состоит из четырех частей: двух резьбовых фитингов, накидной гайки и прокладки.

Очень важный момент при монтаже - это диаметр подключения, потому что прибор довольно компактный. В нем небольшой объем теплоносителя. Зазор между пластинами минимальный. Желательно брать такого же диаметра, который нам нужен, или больше. Например, 1 дюйм подключения. И, конечно, лучше брать с запасом уровень мощности теплообменника. Даже на пятьдесят или сто процентов больше. Потому что на габариты это не влияет. Буквально больше на один или два сантиметра. Но зато скорость теплосъема значительно увеличивается. Особенно это важно в системах, где теплоэлектростанция дает небольшую температуру. Например, при максимальной подаче температуры воды равной 65-70 °C, надо учесть данный факт, чтобы снять с теплоносителя максимально возможное количество теплоэнергии.

В каких сферах используется теплообменник

Сфера использования теплообменников очень обширная:

• системы отопления;
• системы охлаждения;
• при работе с химикатами;
• с солнечными коллекторами;
• для обогрева бассейнов;
• системы вентиляции;
• системы кондиционирования;
• в сфере машиностроения;
• металлургическая промышленность;
• фармацевтическая промышленность;
• пищевая промышленность (сахарная, пивная, молочная и прочие);
• автомобильная промышленность;
• химическая промышленность.

Таким образом, устройство и принцип работы теплообменников влияет на работу различных сфер, среди которых как промышленное производство, так и объекты общественного и культурного значения. Вместе с этим их использование возможно и в частных жилых домах, где вопрос поддержки температуры стоит наиболее остро. Установка и монтаж теплообменников может быть произведён как самостоятельно, так и при помощи специалистов. Смысл же устройства состоит в равномерном распределении тепла на помещение.

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

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

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

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

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

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

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

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

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

Разновидности теплообменников для ГВС-систем

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

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

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

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

Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС

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

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

Все теплообменники пластинчатого типа можно поделить на несколько категорий:

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

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

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

Схемы подключения

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

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

Стандартная

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

Двухступенчатая схема

Двухступенчатая смешанная система

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

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

Подключение последовательного типа

Двухступенчатая последовательная схема

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

Расчет теплообменников

При определении теплообменника необходимо учитывать такие параметры, как:

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

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

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

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

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