Как использовать теплообменник для горячей воды от отопления и в чем заключается принцип его работы в системе

Теплообменник для горячей воды от отопления – самый экономичный вариант организации горячего водоснабжения частного дома.

Теплообменник увеличивает эффективность отопления, обеспечивает бесперебойное снабжение дома горячей водой – и все это делается одновременно.

Что это такое

Что такое теплообменник для горячего водоснабжения – это устройство, в котором производится обмен тепловой энергией между двумя раздельными средами. Говоря проще, горячая вода, находящаяся в одной емкости, нагревает холодную воду, находящуюся в другой, причем, между собой эти емкости не сообщаются. Простым примером прибора можно назвать трубу с холодной водой, которая помещена в трубу большего диаметра с горячей водой.

Вода в меньшей трубе начнет нагреваться, стремясь уравнять температуру с внешней средой. Теплообменник для ГВС принцип работы его не меняется при любом типе устройства.

Для поддержания процесса в стабильном режиме обе жидкости движутся (циркулируют) с определенной скоростью, что позволяет получить устойчивый постоянный процесс.

При правильной конструкции и точной настройке скорости циркуляции обеих жидкостей потери тепла сводятся к минимуму.

Применение аппарата позволяет использовать один источник нагрева для систем отопления и ГВС одновременно, снижая тем самым количество оборудования и расходы на теплоноситель. Прибор для горячего водоснабжения частного дома выгоден тем, что позволяет добиться большей автономности жилища и уменьшить зависимость от сетевых ресурсов.

Обратите внимание! Этот аппарат не является самостоятельным нагревателем, для работы ему требуется теплоноситель, уже имеющий нужную температуру среды.

Для чего нужен

Теплообменник в системе отопления и ГВС может выполнять несколько функций:

• Нагрев воды для бытовых нужд (системы отопления и ГВС).
• Стабилизация работы (подогрев теплоносителя от горячей воды в собственном котле).

Отопление дома непосредственно через теплообменник требует наличия теплоносителя со стабильной и регулируемой температурой. Если использовать прямой подогрев теплоносителя в котле, температура будет постоянно меняться, добиться нужной степени нагрева будет очень сложно.

Решает эти проблемы аппарат, в котором регулировка параметров теплоносителя осуществляется плавно и эффективно.

Наличие горячего теплоносителя дает возможность нагрева воды для бытовых нужд.

Учитывая, что вода движется независимо друг от друга, можно использовать тепло одной системы для нагрева другой без всяких ограничений. Эта функция выполняется аппаратом, который осуществляет передачу тепловой энергии от теплоносителя к воде из системы отопления и ГВС, делая ее независимой от окружающих сетей и снимая зависимость от компаний-поставщиков.

Важно! Теплообменник для отопления частного дома – многоплановый механизм, позволяющее значительно экономить на горячем водоснабжении.

От каких факторов зависит эффективность

На работоспособность влияют несколько факторов:

• Конструкция устройства.
• Режим работы, температура отдающего теплоносителя.
• Величина потерь тепла или, проще, состояние внутренней поверхности трубок (отсутствие накипи или наслоений, работающих как теплоизолятор и снижающих способность к принятию или отдаче тепловой энергии).

Поскольку устройство выбирается на стадии проектирования и монтажа, а режим работы устанавливается при настройке системы отопления в целом, то наиболее важным фактором становится борьба с потерями. Для этого теплообменник бытовой периодически промывают и очищают с помощью различных средств, которых достаточно в продаже.

Для удаления накипи применяют кислотные составы, а жировые отложения очищаются с помощью каустической соды. После очистки устройство тщательно промывают и вновь подключают к оборудованию. Другим средством, осуществляющим профилактику и снижающим степень загрязнения, являются фильтры. С их помощью отсеиваются посторонние частицы, взвесь, жировые соединения. При этом, фильтры также подлежат периодической промывке или замене.

Обратите внимание! На отложение солей или появление накипи на стенках или поверхностях устройства в большой степени влияет скорость движения воды. Чем она выше, тем меньше возможность образования наслоений, но при этом снижается работоспособность. Теплообменник для каждого дома нуждается в правильном выборе режима работы.

Классификация

Вне зависимости от модели, они делятся на стальные и чугунные. Такое деление возникло в процессе развития и формирования систем отопления и водоснабжения.

Традиционно использовались чугунные устройства, поскольку их было легче производить – отливка производилась быстрее и обходилась дешевле, чем изготовление стальных деталей, их сборка, герметизация и т.д.

Кроме того, отсутствие или дороговизна нержавеющих сталей не оставляла никаких вариантов.

Со временем возможности материалов уравнялись, а производственный процесс позволил изготавливать изделия любой сложности из нержавейки. При этом, от чугуна как материала не отказались, так как простота и скорость литьевого производства сохранили свою привлекательность. И по сей день приборы из обоих материалов производятся, активно используются.

Чугунный

Теплообменники из чугуна отличаются большим весом и массивностью. Отливка корпусов с тонкими стенками сложна и ненадежна, поэтому чугунный аппарат всегда значительно тяжелее, чем стальной. Кроме того, отрицательным свойством материала является его хрупкость.

При резких механических или термических воздействиях – ударах, резком заполнении холодного корпуса горячей водой – механизм может треснуть, что не поддается ремонту.

При этом, обычно чугунные корпуса имеют секционное строение, что позволяет изменять размеры и мощность устройства и удалять вышедшие из строя секции. Чугун подвержен коррозии, появлению на внутренней поверхности накипи. Эффективность теплоотдачи у таких механизмов довольно высока, хотя снижена возможность оперативного изменения режима работы.

Стальной

Стальные (нержавеющие) приборы полностью лишены недостатков своих чугунных собратьев. Они прочны, не разрушаются от ударов и резких перепадов температуры, в гораздо меньшей степени подвержены коррозии

(на нержавейку воздействует только электрохимическая коррозия). Сборка их производится прямо на заводе, что осложняет их ремонтопригодность.

Теплоотдача стали высока, она быстро набирает или отдает тепло, что при активных режимах использования может привести к усталостным напряжениям металла, появлению трещин или выходу прибора из строя.

Наиболее распространен пластинчатый теплообменник для отопления, представляющий собой набор плоских пластин с каналами для прохода греющей и нагреваемой среды. Большая площадь пластин способствует эффективной передаче тепла.

Типы моделей

Установлены приборы могут быть в разных точках, что влияет на их эффективность, а также требует различного конструктивного решения. В зависимости от вида и модели источника нагрева могут быть использованы разные типы:

Внутренние

Теплообменники, находящиеся непосредственно в нагревательных устройствах – котлах, печах и т.д. Установка в такой точке дает максимальную эффективность, так как практически отсутствуют потери на нагрев корпуса, на охлаждение теплоносителя во время транспортировки от нагревателя до аппарата.

Чаще всего такие устройства встроены в котел уже на стадии производства, что упрощает задачи по монтажным или наладочным работам – требуется лишь настройка оптимального режима функционирования.

Внешние

Внешние теплообменники устанавливаются отдельно от источника тепла. Такой способ применяется при невозможности или значительной удаленности источника от системы отопления. Например, если в доме используется отопление от сети ЦО, теплообменник бытовой для нагрева холодной воды будет являться внешним устройством. Эффективность такого устройства несколько ниже, чем у внутренних типов, что обусловлено меньшей температурой теплоносителя.

Какой вид лучше выбрать

Подбор теплообменника для гвс осуществляется в случае, если отопление подается не от котла, или в системе его не предусмотрено. Для местных систем отопления или при наличии подключения дома к системе ЦО выбор внешнего устройства очевиден, поскольку иных вариантов не имеется.

Подбор теплообменника производится по имеющимся параметрам системы и обусловлен строением котла, способом получения теплоносителя, величиной необходимого потребления воды и т.д.

Как произвести расчет

Расчет для теплообменника гвс производится путем довольно сложных вычислений, требующих специальной подготовки. Детальный расчет требует составления теплового баланса, учета устройств теплопередачи, расчета средней разности температур и т.д. Все эти операции требуют познаний в области теплотехники, которыми обладает далеко не каждый, а вероятность ошибки очень высока даже у специалиста.

Выход из положения можно найти в сети интернет – онлайн-калькуляторы, в достаточном количестве имеющиеся на сайтах производителей теплового оборудования, позволяют получить нужные данные просто и достаточно надежно. Для проверки расчет следует продублировать несколько раз, сопоставить полученные результаты для выбора наиболее верного.

Монтаж

Работы по монтажу представляют собой установку и подключение устройства к соответствующим магистралям. Теплообменник водяной необходимо подключить к системе ГВС. Порядок действий определяется типом конструкции устройства и точкой установки в помещении.

Как установить внутренний

Внутренний теплообменник обычно уже установлен и нуждается только в подключении к системе ГВС. Все необходимые действия – присоединение соответствующих патрубков в разрыв отвода от трубопровода ХВС и к вновь образованной линии ГВС.

Как установить внешний

Монтаж внешних устройств производится в непосредственной близости от сети питания. Производится подключение теплоносителя в разрыв питающей магистрали. Система ГВС подключается на выходной патрубок, на входной подключается отвод от ХВС. Выполняется настройка или запуск устройства.

Важно! Все входящие или выходящие линии должны быть оборудованы вентилями с обводными трубопроводами для отключения теплообменника при необходимости ремонта или обслуживания.

Готовим механизм самостоятельно

Для самостоятельного изготовления следует, прежде всего, определиться с моделью устройства. Изготовить теплообменник для системы отопления своими руками проще всего бойлерного типа, поскольку такой вариант наиболее доступен и эффективен.

Упрощая, такое устройство представляет собой бочку с нагретым теплоносителем, внутри которой находится змеевик или трубная доска с множеством трубок для нагрева ГВС.

Вариантов может быть очень много, каждый мастер привносит в конструкцию какие-то свои идеи.

Водяная рубашка

Самодельный теплообменник водоводяной «водяная рубашка» – это тот самый вариант, о котором уже упоминалось. Труба (емкость), расположенная внутри другой трубы (емкости) с теплоносителем. Изготовление такой модели несложно, но потребует обеспечения герметичности большей емкости, что в домашних условиях непросто сделать. Температурные расширения, неминуемые при эксплуатации, оказывают отрицательное влияние на прочность сварного шва.

Эффективность системы прямо пропорциональна длине внутреннего трубопровода, для чего обычно используют змеевики или подобные устройства, увеличивающие длину и площадь соприкосновения поверхности трубы.

Распространенным вариантом является медная трубка, свернутая кольцами или зигзагами, омываемая горячим теплоносителем из большей емкости.

Трубная доска

Такой прибор представляет собой пучок трубок, присоединенных к двум плоским пластинам с отверстиями (отсюда и название). Пластины отсекают емкости, одна из которых имеет входной и выходной патрубки для поступления холодной воды и вывода нагретой. Вторая емкость служит для обеспечения циркуляции воды, увеличивает длину трубок и, соответственно, площади соприкосновения.

Вся конструкция помещается в корпус с горячим теплоносителем, который нагревает воду в трубках. Такая система требует участия умелого сварщика, так как количество трубок велико, требует качественного присоединения. Нарушение герметичности любого шва приведет к перемешиванию воды с теплоносителем, что недопустимо.

Газовое отопление и горячее водоснабжение – варианты провести горячую воду, если в доме есть отопление

Дата размещения: 18 августа 2018
>>Допускается републикация статьи с индексируемой ссылкой — «Источник: ELport.ru»

Прошлый год я проводил в дом газ, пришлось решать сразу несколько задач. И подготовка котельной по правилам газовщиков, и разводка труб отопления по дому, и выюор газового котла, приобретение иного сопутствующего оборудования.

Понятно, что затраты на все это, особенно, если учесть те суммы, которые уйдут газовщикам и их подрядчикам за работы, будут весьма существенные. Поэтому, хотя газ позволяет одновременно обеспечить еще и горячее водоснабжение, многие частные застройщики делают систему отопления и водоснабжения отдельными этапами.

Этапы разные, но думать о них можно одновременно. Эта статья для тех, кто планирует сделать дома отопление и горячее водоснабжение (ГВС.

Итак, какие варианты горячего водоснабжение можно предложить, если в доме есть газовое отопление?

Уточним: первое, речь идет о доме круглогодичного проживания, в котором будет и свое газовое отопление, и свой водопровод; второе – мы рассматриваем только самые доступные и рациональные (на наш взгляд) варианты, которые будут полезны в бюджетном строительстве дома.

Вариант 1. Двухконтурный газовый котел

Пожалуй, самым популярным и относительно недорогим решением при выборе котла будет купить двухконтурный газовый котел – он одновременно работает и в системе отопления, и в системе горячего водоснабжения. Точнее так – включаешь на кухне, например, горячую воду, котел автоматически переключается на нее и начинает ее подогревать.

Замечание: простым и более дешевым решением будет именно настенный двухконтурный котел с выводом трубы (вытяжки из котла) в стену. Напольный котел с вертикальной трубой потребует специальных усилий и затрат на устройство трубы над кровлей крыши.

В кране вы получаете горячую воду с небольшой задержкой. Этот вариант известен в домах и таунхаусах с центральным водоснабжением и автономным — газовым. Достаточно удобен, если не считать небольшую временную задержку при включении горячей воды.

В личном доме, у вас при длительном включении воды (например, моетесь под душем) будет периодически подключаться насос, забирающий воду из колодца (скважины). Это значит, что в котел будет поступать напор холодной воды, котел будет вынужден в эти моменты работать на полную мощность. В итоге вы под душем сможете ощутить упадок давления или изменения температуры.

Ну, то есть все не совсем так, как в городе.

Замечание из личного опыта: как только мой газовый котел от Висман — Витопенд 100 (Viessman Vitopend 100 ) подключили к ГВС он в минуты нагрева воды стал гудеть как самолет. Крайне неприятно. Приглашенный мастер по сервису промыл теплообменник (который оказался и так чистым), собрал все обратно – в итоге шум стал еще больше. Ну, и ничего другого он сделать не смог – говорит, что, мол, антизамерзайку вы залили не фирменную, поэтому, наверное, и гудит. (Кстати, купить фирменную антизамерзайку на всю систему – это все равно, что еще один котел купить).

А вот у соседей котел российской сборки и другой марки – так ему по херу вся эта антизамерзайка, получился дешевле Виссмана и работает без каких-то проблем.

Я же пока во избежание этого гула вынужен был уменьшить установленный подогрев горячей воды до минимума, 40 градусов. Но далее планирую перейти к другому варианту (см. ниже)

Чтобы избежать неудобств с задержкой горячей воды эту систему модернизируют – ставят дополнительно к котлу накопительный бойлер. Но это потребует новых затрат, а также дополнительного места в вашей котельной. Что вообще не всегда возможно.

Кстати, готовя материал к этой статье, я нашел магазин сантехники Сантех-Хаус, который мне показался интересным именно тем, что здесь можно найти и заказать с доставкой (вероятно, в пределах московской области) оборудование именно для систем отопления, водоснабжения и ГВС, а не только всякие ванны, унитазы и раковины.

Вариант 2. Электрический водонагреватель

У моих соседей стоит раздельно электрический водонагреватель – накопительный, на 50 литров, никак не связанный с котлом отопления. То есть котел вообще не задействуется для подготовки ГВС. При постоянном проживании трех человек в доме (кухня, душ, два туалета, умывальник) эта система вполне себя оправдала. Да, наверное, затраты на электричество несколько больше, чем если бы было газовое ГВС, но не столь существенные. А есть и свои денежные выгоды.

Во первых, в этом варианте ваш котел работает с меньшей нагрузкой и в более щадящем режиме. Значит, можно надеяться на большую долговечность.

Во-вторых, можно меньше уделить внимания водоподготовке (что по идее нужно сделать, если мы хотим продлить жизнь оборудованию) – а ведь затраты на хорошую систему подготовки воды выйдут в 50-60 тыс. плюс регулярное обслуживание.

Цена на электрический водонагреватель объемом пятьдесят литров на сегодня колеблется от 11 до 14-15 тыс. рублей. (в зависимости от производителя).

Как я уже сказал, у моих соседей такой нагреватель работает уже несколько лет, не требуя никакой чистки или замены. И без особенной водоподготовки – только один магистральный фильтр механической очистки на входе водопровода в дом.

Вариант 3. Газовый котел и электрический водонагреватель параллельно

Усовершенствованием предыдущей схемы является сделать так, чтобы можно было пользоваться или котлом, или водонагревателем. Перекрываете краны, включаете/выключаете оборудование и вода поступает или в котел, или в электрический водонагреватель. Не забудьте запитать розетку для водонагревателя от отдельного автомата защиты.

Этот вариант потребует небольших вложений на прокладку труб и дополнительные краны. Но зато позволит вам получить резервируемую систему. Если, например, поломался водонагреватель, вы можете пользоваться для подготовки ГВС котлом. Или – у вас пока не хватило денег на водонагреватель, а котел уже поставили – предусмотрите заранее разводку воды и под будущий параллельный нагреватель. Как появятся деньги, вы сможете усовершенствовать свою систему.

На схеме ниже красным цветом обозначена труба с горяей водой, синий цвет — холодная вода, вход в дом холодной воды не нарисован.

Ограничениями всех названных схем с электронагревателем является объем накопляемой жидкости. Чем он больше, тем больше у вас будет запаса горячей воды. Но если запас кончится (например, вы долго мылись в душе), придется ждать некоторое время на подогрев нового запаса. Время ожидания зависит от мощности котла. Но обычно за 10-15-20 минут этот запас будет быть подготовлен и следующий человек сможет пойти под душ.

Вариант 4. Котел и водонагреватель последовательно.

Это, пожалуй, наиболее изысканная схема. Идея ее такова – сначала в газовом котле подогревать воду до нужной температуры, а потом в электронагревателе эту температуру поддерживать. Если объем воды нагревателя израсходовался газовый котел оперативно «подкачает» туда горячую воду. Так что пользователь может даже и не заметить , что слишком на долго задержался в душе.

На мой взгляд у этой схемы один недостаток – отсутствует резервирование, т.е. задействованы всегда сразу оба устройства, и котел, и электронагреватель. Потому наиболее рациональным было бы сделать такую разводку водопроводных труб, чтобы всегда можно было переключиться с последовательного на параллельный вариант исполнения.

Этот обзор, видимо не полный. Но, еще раз повторю, это варианты для небогатого застройщика, которые, впрочем, работают для дома площадью в 150-200 квадратных метров (проверено) и, наверное, больше. Ну, а кроме того — обратите внимание — о некоторых из них вы не услышите ничего ни от продавцов оборудования, ни от сантехников. Например, у некоторых экспертов возникает вопрос — что за глупость, ставить сразу и двухконтурный котел, и электронагреватель, ведь котел же и так все сделает? В этой статье я попытался ответить на подобные вопросы «экспертов».