Теплообменник для ГВС от отопления — виды и варианты установки

Наличие теплой воды — нормальное требование для комфортного существования. Вот только далеко не везде есть возможность подключиться к централизованному источнику горячей воды. В большинстве частных домов и в некоторых многоэтажках приходится заботиться об этом самостоятельно. Один из вариантов — использовать теплообменник для горячей воды от отопления. Во всяком случае, в отопительный сезон будете с горячей водой.

Принцип работы

Теплообменники для приготовления воды ГВС работают по бесконтактному принципу. Устройство их может быть разным, но принцип действия не отличается — работают они по принципу теплопередачи. Есть нагретый теплоноситель (в данном случае из системы отопления), который подается в трубы/каналы теплообменника. Горячий теплоноситель отдает часть тепла трубкам, по которым течет. По другим, параллельно расположенным каналам, течет вода, которую необходимо нагреть. Контактируя с нагретыми теплоносителем стенками, она нагревается. Именно так и работает теплообменник для горячей воды от отопления.

Принципиальная схема использования теплообменника для подготовки горячей воды от отопления

Чтобы нагрев был эффективным, теплообменник должен быть сделан из материала с высокой теплопроводностью. Обычно это металлы — медь, нержавеющая сталь. Медь — дорогой металл, но имеет отличную теплопроводность. Нержавеющая сталь хуже проводит тепло, но за счет прочности стенки могут быть очень тонкими, что делает такие теплообменники тоже эффективными.

Как использовать теплообменники для получения ГВС от отопления

Есть несколько возможностей нагревать воду для бытовых нужд при помощи теплообменника и отопления:

• Нагрев проточной воды. Недостаток — ограниченные возможности по расходу горячей воды, отсутствие запаса, сложность реализации поддержания стабильной температуры (надо организовывать узел подмеса или ставить контроллер). Достоинства — требуется мало места, малое количество компонентов.
• Нагрев воды в какой-то емкости. Теплообменник для горячей воды от отопления опускается в какую-то емкость, заполненную водой. По сути, это уже бойлер косвенного нагрева. Но в нем установлен теплообменник и подключается он к ГВС. Но речь сейчас не о них, так что не в этой статье.

Самый элементарный теплообменник — труба, по которой бежит теплоноситель

Виды теплообменников для горячей воды

Вообще, существует много конструкций теплообменников, так как они используются часто, в различных устройствах. Поговорим подробнее о наиболее доступных, надежных и эффективных. Для бытовых целей используются два вида:

• Пластинчатые (паянные или разборные).
• Кожухотрубные.

Теплообменник для горячей воды от отопления: в частном секторе используются два типа — пластинчатые (слева) и кожухотрубные (справа)

В них тепловые среды — теплоноситель от системы отопления и вода из ХВС (холодного водоснабжения) не смешиваются. Каналы, по которым они протекают, между собой никак не связаны. Поэтому при закачке на подогрев воды питьевого качества, такую же и получаем на выходе.

Пластинчатые

Пластинчатый теплообменник для горячей воды от отопления состоит из нескольких металлических пластин с выдавленными ходами. Собираются они в зеркальном отражении, так что получаются изолированные друг от друга каналы для циркуляции жидкостей. Пластины изготавливают методом штамповки из листового металла. Толщина — до 1 мм. Металл, как правило, нержавеющая антикоррозионная сталь, но есть и из титана, специальных сплавов.

Каналы на пластинах чаще всего делают в виде равносторонних треугольников с разными углами. Чем острее угол, тем быстрее движется жидкость, чем тупее, тем больше сопротивление и медленнее движение. По схеме движения сред по каналам, пластины бывают одноходовыми и многоходовыми. В первых направление движения сред не меняется от начала и до конца. Еще их отличительная особенность — среды движутся в противоток (для большей эффективности).

В многоходовых пластинчатых теплообменниках каналы расположены так, что среды меняют направление движения по нескольку раз. Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла (высокий КПД). В многоходовых теплообменниках можно добиться небольшой разницы в температурах обоих жидкостей.

По способу соединения бывают двух типов — разборными и паянными. Пластины разборных пластинчатых теплообменников соединяются при помощи специальных эластичных прокладок (из резины, фторопласта). Для обеспечения герметичности каналов, они стягиваются металлическими стержнями-стяжками. Для стабилизации в конструкции присутствуют две массивные плиты — неподвижная и подвижная. На неподвижной закреплены стержни, на них нанизываются пластины с ходами. Чем их больше, тем больше мощность, больше передаваемая теплота. Последней устанавливается подвижная пластина, на стяжки накручиваются гайки, зажимаются до герметичности каналов. Благодаря такой конструкции, эти теплообменники можно разобрать, прочистить, добавить или убрать пластины. И в этом достоинство этой конструкции. Недостаток — пластинчатый теплообменник для горячей воды от отопления имеет больший вес и размер (если сравнивать с паянными).

Два вида пластинчатых теплообменных устройств — паяный (слева) и разборной (справа)

Паянные пластинчатые теплообменники собираются на заводе. Нержавеющие пластины свариваются в аргонной среде, что позволяет избежать коррозии в местах сварки. Паянные пластинчатые теплообменники неразборные, в связи с чем могут возникнуть сложности с промывкой. Их преимущество — более компактные размеры и меньший вес, так как нет необходимости в стабилизирующих плитах.

У каждого теплообменника есть входы и выходы для подключения теплоносителя (от отопления) и воды. Эти выходы могут быть в виде фланца, трубы под сварку, резьбового соединения. Они позволяют подключить теплообменник для горячей воды от отопления к трубам любого типа.

Кожухотрубные

Кожухотрубные теплообменник для горячей воды от отопления проще по конструкции, но менее эффективны, из-за чего, для обеспечения необходимой температуры, должны иметь солидные размеры. Низкая эффективность, большие размеры и материалоемкость — это причины, по которым в быту они используются реже. Но их конструкция надежней — они выдерживают суровые условия эксплуатации. Так что в промышленности чаще применяется именно этот вид теплообменных агрегатов.

Кожухотрубные теплообменники представляют собой трубу-кожух, внутри которой уложены более мелкие трубки. Обычно это медные трубки, но могут быть и из другого материала, причем не только из металла.

Кожухотрубный теплообменник для ГВС — устройство и принцип работы

По тонким трубкам движется нагреваемая вода, которая подается затем в краны. Теплоноситель из системы отопления движется по пространству внутри кожуха, которое не занято трубками с подогреваемой водой. Направление движения — в противоток. Этим обеспечивается большая теплоотдача. Но стоит сказать, что общее КПД таких установок ниже, чем пластинчатых.

Схемы подключения

Кроме типа теплообменника, надо выбрать еще и способ его подключения. Есть несколько типовых схем. В любом случае, два выхода подключаются к отоплению, один — к холодному водоснабжению, один — к разводке горячей/подогретой воды.

Параллельная (стандартная)

В самом простом случае теплообменник для горячей воды от отопления подключают параллельно существующей системы. Такая схема проще всего в реализации, но для достаточного нагрева необходимо, чтобы теплоноситель двигался активно. То есть, обязательно в подаче теплоносителя наличие циркуляционного насоса. В системах с естественной циркуляцией такой тип установки малоэффективен.

Теплообменник для горячей воды от отопления: схема параллельного подключения

При монтаже, подача теплоносителя всегда подключается к верхнему патрубку, а обратка — к нижнему. При подключении воды ситуация противоположная — холодная вода подключается в нижний патрубок, гребенка горячей — к верхнему.

Схема обвязки теплообменника для ГВС от отопления

Простейшая схема обвязки содержит отсечные краны на всех четырех патрубках — для возможности отключения, чистки, технического обслуживания. Также на входе от отопления устанавливается грязевик — фильтр с мелкой сеткой. Так как зазоры в теплообменнике совсем небольшие, попадание окалины либо других загрязнений может вызвать закупорку каналов. Такой же фильтр желательно установить на вводе холодной воды — дольше будет работать оборудование.

Данную схему можно усовершенствовать, сделав рециркуляцию горячей воды в гребенке ГВС (закольцовывают после последней точки разбора). При таком построении, тепло неиспользуемой горячей воды не пропадает, а используется: вода из гребенки ГВС подмешивается к холодной воде из водопровода. На подогрев поступает уже не совсем холодная, а теплая. Теплообменник для горячей воды от отопления только доводит ее до требуемой температуры.

Обвязка с контуром рециркуляции ГВС

При разборе нагретой воды, на подогрев идет преимущественно вода из трубы холодного водоснабжения. Когда разбора нет, по кругу насос «гоняет» теплую, нагрузка на котел отопления совсем небольшая.

Управление температурой происходит при помощи датчика и регулирующего клапана, установленного на обратке (можно и на подачу поставить). Показания с датчика (температура воды в выходной ветке на ГВС) поступают на прибор управления. По результатам сравнения с выставленными данными, регулируется интенсивность потока теплоносителя, тем самым регулируется интенсивность нагрева.

Двухступенчатая

Всем хороши описанные выше схемы, кроме того, что для нагрева должен проходить большой поток теплоносителя. Иначе вода не успеет прогреться. Второй недостаток — приходится «заворачивать» поток теплоносителя из системы отопления. При большом расходе и недостаточной мощности отопительного котла, в холода могут быть заметны понижения температуры. Для более рационального использования тепла придумали двухступенчатую систему подключения теплообменников.

Один из вариантов двухступенчатого подключения теплообменников

В данном случае первичный нагрев идет от обратного трубопровода отопления. Тем самым более рационально используются энергоносители. Доводится температура до нормы при помощи повторного нагрева, но уже от теплоносителя, который идет на подачу. Подключить теплообменник для горячей воды от отопления можно параллельно — как на верхней схеме. Второй вариант представлен на нижней — в разрыв подающей трубы от системы отопления.

Вариант двухступенчатого нагрева

При использовании второй схемы, первичный нагрев происходит от обратки. Нагретая в этом теплообменнике вода подается на второй, установленный на подаче. Тут она доводится до нужной температуры и уходит потребителю.

Есть еще схема двуступенчатого нагрева с использованием тепла от рециркуляции горячей воды. В этом случае рационально используется тепло ранее нагретой воды.

Первичный нагрев — от рециркуляции горячей воды, окончательный — от системы отопления

При использовании любой из этих схем, нагрузка на котел значительно снижается. Утилизируется то тепло, которое раньше не использовалось. Тем самым эти схемы помогают экономить на энергоносителях.

Для нормальной работы теплообменника, подключенного по любой из схем, при монтаже необходимо соблюдать технологические требования. Обязательно соблюдение уклона труб ГВС в сторону точек разбора. Если трасса проходит над дверью, в высшей точке ставят воздухоотводчик. Кроме того, при длинной трассе, необходимы дополнительные автоматические или ручные устройства для сброса воздуха (воздухоотводчики). В противном случае могут быть проблемы с подачей воды.

Теплообменники и водонагреватели для отопления

Отопительная система состоит из ряда компонентов, среди которых ключевое значение имеют водонагреватели и теплообменники. Теплообменники для отопления частного дома 35 фото в нашей статье.

Классификация теплообменников

Теплообменники для отопления частного дома во многом определяют функции и конструктивные особенности котла, с их же помощью холодная вода получает тепло от уже нагретой.
Теплообменник также передает тепло на теплоноситель. В зависимости от способа, которым эта задача реализуется, эти агрегаты делятся на:

• Первичные.
• Вторичные.
• Битермические (совмещенные).

Первичный теплообменник для системы отопления

Первичный теплообменник — это изогнутая труба большого диаметра с медными пластинами. Поверхность устройства покрывается антикоррозийной краской.
Различия между моделями первичных теплообменников несущественны, обычно касаются способов подсоединения трубы, размеров устройства и мощности. Последний показатель зависит от того, сколько пластин установлено и какой длины труба.

На работе отрицательно сказываются отложения солей, грязь, копоти. Загрязненный этими веществами теплообменник для системы отопления недостаточно обеспечивает циркуляцию теплоносителя, снижается теплопроводность стенок. Во избежание этого прибегают к регулярному профилактическому обслуживанию, промывке, очистке. Помочь могут и специальные фильтры.

Вторичный теплообменник для отопления частного дома

Теплообменники ГВС или вторичного типа оснащены стальными пластинами. Пластины отличаются высокой теплопроводностью, в сочетании с большой площадью теплообмена достигается высокая эффективность прибора, несмотря на большую скорость потока жидкости.

Быстрое движение теплоносителя предохраняет прибор от отложения солей на стенках. В отличие от других типов теплообменников, в этом случае ток холодной и нагретой воды совпадают по направлению.

Битермический теплообменник для системы отопления

Котлы Linea Isy, Immergas Star kW, Hermann Habitat 2 оснащаются битермическими теплообменниками. Это двухконтурные приборы, обеспечивающие отопление и горячее водоснабжение. Конструктивная особенность заключается в наличии так называемой «трубы в трубе», на поверхности агрегата устанавливаются пластины из меди.

Смотрите видео: Принцип работы теплообменника для систем отопления

Теплообменники для отопления частного дома циркулируют в наружной трубе, внутреннюю занимает санитарная вода. Во время отопления при сгорании газа тепло поставляется прямо к теплоносителю. При работе на горячее водоснабжение тепло после теплоносителя переходит на контур.
Внимание! Используя битермический теплообменник для системы отопления вторичный теплообменник и трехходовой клапан не нужны. За счет этого цена котла снижается, а надежность его увеличивается.

Есть в таких конструкциях и недостатки. В режиме горячего водоснабжения объем нагретой воды меньше, чем в других типах из-за ограничения передачи тепла. Не рекомендуется использовать битермические теплообменники для котлов отопления в регионах с большим количеством жестких солей в воде: из-за большого перепада температур в оборудовании соли откладываются в ускоренном режиме.

Можно отдельно выделить так называемые мини-бойлеры. Это название дали теплообменникам с большой емкостью. Это оборудование самого высокого класса, дорогостоящее, но очень эффективное.
По внешнему виду мини-бойлеры похожи на водонагреватель Леруа Мерлен со змеевиком. Контур теплоносителя проходит по самому змеевику, контур ГВС через стенки.

Бойлеры косвенного нагрева

Самыми распространенными водонагревателями являются бойлеры Леруа Мерлен косвенного нагрева. Нагрев осуществляется от трубчатого электронагревателя, газовой горелки, тепла отопительной системы. Корпус защищает специальный кожух и теплоизоляция для предотвращения теплопотерь через водонагреватель Леруа Мерлен.
Пульт управления оснащается датчиком температуры и соединяется с нагревательным прибором. При сигнале датчика о снижении температуры нагрев включается в автоматическом режиме.

Бойлеры закрытого типа

Закрытые бойлеры Леруа Мерлен используются в централизованном отоплении.
Внимание! Из-за расширения теплоносителя при нагреве в подобных системах создается повышенное давление, из-за чего элементы системы могут выйти из строя.
Во избежание этого для излишков воды предусмотрен расширительный бак, могут устанавливаться манометры, термосмесители, редукторы давления.

Бойлеры открытого типа

Открытый бойлер Леруа Мерлен может поставлять горячей водой только одну водоразборную точку. В них присутствует спецсмеситель, который позволяет перекрыть подключение теплообменника к магистрали. Повышенное давление воды наблюдается не на выходе, а на ходе в нагреватель, благодаря чему в производстве таких приборов могут использоваться не самые дорогие и прочные материалы.
Спецсмеситель также позволяет сливать лишнюю воду при увеличении давления в системе. Этот элемент может применяться и в закрытых бойлерах, в открытых же он обязателен.

Смотрите видео: Автономное отопление своими руками

Подача холодной жидкости

Холодная вода должна поступать под высоким давлением, иначе водоразбор не завершится. Горячая вода должна выливать при этом из бойлера, а специальная трубка для этого находится на большой высоте. При небольшом давлении холодной воды горячая вода остается в баке, не поднимаясь до трубки выхода из нагревателя. Благодаря штуцеру поступающая снизу холодная вода остается на дне бойлера для нагрева воды Леруа Мерлен.

Как сделать водяной теплообменник для отопления

Подобный агрегат домашние умельцы изготавливают самостоятельно, за счет чего можно значительно сэкономить. Так часто создаются змеевики, размещаемые у источника тепла, или открытые бойлеры для нагрева воды леруа мерлен.
Для изготовления открытого бойлера берется прочная емкость, в которую собирается вода и погружается источник передачи тепла. Конструкция достаточна для снабжения теплом небольшого загородного дома.

Во втором случае берется змеевик (изогнутая труба), и пропускается у котла отопления, обычной домовой печи или другого источника повышенных температур. Вода в змеевике нагревается по косвенному типу и поступает в использование уже горячей.
Все виды нагревательных элементов имеют право на существование, и в конкретном случае оптимальным может оказаться любой вариант.

У каждого типа есть свои преимущества и недостатки, рекомендуемые условия эксплуатации. Выбор осуществляется в зависимости от параметров оборудования, возможностей и потребностей потребителя. Это ключевой узел системы отопления, но при этом хороший домашний мастер может изготовить его и своими руками.