Для чего нужен теплообменник в системе отопления

Теплообменник устройство, передающее тепло от одного источника теплоты другому, исключая при этом непосредственный контакт теплоносителей. Поэтому теоретически теплообменник можно установить в любой системе отопления, главное чтобы от этого была польза , поскольку стоимость самой системы отопления при этом возрастает прямо пропорционально нагрузке, или попросту стоимости самого устанавливаемого теплообменника с регулирующей измерительной и контрольной аппаратурой.

Главная область применения теплообменников в системе отопления это независимая система теплоснабжения. Чтобы понять, зачем нам это нужно необходимо совершить небольшой экскурс в природу имеющихся у нас в стране тепловых сетей.

Зависимая система теплоснабжения, работающая без теплообменника.

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в зависимой системе теплоснабжения без теплообменника

Существуют две схемы отопления или как правильно говорить теплоснабжения. Зависимая система отопления, с которой мы все хорошее знакомы, это когда котел, нагревая воду, подает ее по трубопроводам прямо в отопительные приборы – батареи отопления в квартире, минуя теплообменник. Конечно, в такой схеме есть тепловой пункт, регулирующие и измерительные приборы, иногда устанавливается погодозависимая автоматика. Только без теплообменника влиять на температуру в батареях, а значит, в целом в квартирах мы можем только в сторону уменьшения температуры.

Для котлов в котельной такая схема тоже не удобная, она требует больших насосов, котлы и трубы тепловой сети работают как гармошка, от того рвутся постоянно, а об утечках тепла и потерянных при этом потерях тепла лучше и не вспоминать. Зато на первичном этапе без установки теплообменника в системе отопления получается довольно дешево, но не эффективно, котельная не знает, сколько тепла нужно каждому, а потребитель не в силах влиять на выработку тепла для отопления, отсюда перетоп и низкая энергетическая эффективность такой системы отопления без разделительного теплообменника.

Независимая система теплоснабжения с теплообменником.

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения с теплообменником

Теплообменник в такой системе отопления главный прибор позволяющий экономить. Конечно, экономит не он, он только отделяет среды друг от друга, экономит автоматика. Как экономит? Вот пример независимой системы отопления – современная централизованная отопительная система, в ней имеется один главный тепловой пункт, распределяющий тепло и дополнительные теплообменники для каждого потребителя установленные уже в ИТП жилых домов.

От котельной к центральному тепловому пункту, где установлен главный теплообменник, тепло подается в жестком, фиксированном тепловом режиме – например 95 градусов на подаче и теоретически 70 градусов на обратке. В котельной не нужна автоматика и операторы, мощность насосов и диаметр труб тепловой сети могут быть гораздо меньше, утечек в контуре котлов нет по своей природе. Иногда теплообменник большой мощности устанавливают непосредственно в системе отопления котельной, тогда контур получается двойным и в котлах, из-за малого объема теплоносителя во внутреннем контуре, отсутствует накипь, котлы служат вечно.

Блочный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения и горячего водоснабжения с теплообменниками

Установив теплообменник в системе отопления, потребитель получает возможность влиять на температуру в квартире, сколько нужно каждому столько и возьмет, конечно, если в квартире на батареях тоже установлены регулирующие приборы. Выгода для всех налицо.

Как подключить теплый пол к системе отопления через теплообменник.

Нужен теплообменник и для теплого пола. Если вы, например, захотите сделать теплый пол, врезав его в систему отопления без теплообменника вы оставите весь дом без тепла, тепла на полы пойдет немного, но вот вода – теплоноситель будет циркулировать только через ваш пол и не пойдет к соседям, она «лентяй» и идет по самому короткому пути.

Недостаток установки теплообменника в систему отопления только один, увеличение затрат на первоначальном этапе монтажа, но он с лихвой перекрывается всеми ее достоинствами.

Зависимую систему отопления легко модернизировать в независимую систему, путем установки дополнительного теплообменника с регулирующей аппаратурой. Правда, делать это придется одновременно во всем районе, подключенном к вашей котельной. Зато так вы сможете сэкономить до 40 процентов на оплату тепла, по сравнению с вашими сегодняшними затратами без установки такого нужного теплообменника в системе отопления.

Системы отопления в многоквартирных домах

Введение

Система отопления (СО) позволяет поддерживать температуру на комфортном для проживания уровне в многоквартирных домах в зимний и межсезонный периоды.

Основные элементы системы отопления

СО – сложное инженерное решение, которое можно разбить на два основных элемента:

1. Индивидуальный тепловой пункт (ИТП). В некоторых случаях центральный тепловой пункт (ЦТП) или персональная котельная, куда уже включены все узлы ИТП.
2. Отопительные инженерные коммуникации внутри здания.

ИТП – инженерное решение, являющееся промежуточным звеном, которое отделяет теплоноситель от источника тепла и конечных потребителей внутри здания. Обеспечивает передачу тепловой энергии теплоносителя от внешнего контура – внутреннему (потребителю) через теплообменник, образуя тем самым закрытую систему отопления (в соответствии с Федеральным законом «О теплоснабжении» открытые системы отопления должны прекратить свое существование до 1 января 2022 года).

Основные рабочие узлы ИТП:

• ввод и учет тепла;
• теплообменник(и);
• насосы;
• погодозависимая автоматика;
• регулирующая арматура;
• запорная арматура;
• фильтрующие элементы;
• измерительные приборы;
• подпитка.

Пример принципиальной схемы отопления:

Задачи, которые решает ИТП:

1. Передача тепла от теплоносителя потребителю;
2. Погодозависимое регулирование температуры потребителя, путем снижения расходования теплоносителя (присутствует не везде, по большей части из-за своей дороговизны, обеспечивает комфортную температуру в помещениях в переходном периоде (осенью-весной) и снижает расходование тепловой энергии, тем самым снижая финансовые затраты конечных потребителей тепла);
3. Обеспечение циркуляции воды в системе отопления;
4. Поддержание необходимого давления в СО.

К инженерным коммуникациям относятся:

• трубная система;
• радиаторы;
• индивидуальные терморегуляторы.

Схемы

Трубные схемы СО подразделяются на:

В однотрубной системе (устаревший вариант) подача и обратка теплоносителя осуществляется по одной трубе. Поскольку при таком варианте распределение тепловой энергии неравномерно, то температура радиаторов будет падать по мере удаления их от ИТП.

В двухтрубной системе подача теплоносителя и его обратка разделены на две магистральные трубы. Благодаря чему обеспечивается равномерное распределение тепла. Данная схема используется при новом строительстве.

Принцип работы и устройство

На ТЭЦ или котельной вырабатывается при помощи турбин, либо котлов теплоноситель. По теплопроводу, с помощью сетевых насосов он подается на ввод в ИТП или ЦТП.

На вводе в ИТП/ЦТП теплоноситель замеряется по объему и температуре и поступает под давлением, пройдя предварительную фильтрацию, в теплообменник, где он передает свою энергию внутреннему контуру здания. На внутреннем контуре стоят насосы, обеспечивающие циркуляцию нагретой воды по системе дома.

На каждом этаже дома установлено балансировочные краны, которые обеспечивают равномерное распределение тепловой энергии поэтажно. От данных разводок нагретая вода поступает по одной трубе в квартиру и проходя через радиатор возвращается по второй трубе в тепловой пункт. Данный процесс постоянен.

Давление в системе отопления

Давление можно разделить на два уровня:

1. Первый – давление на вводе в здание. Оно может достигать 10 атмосфер. При проектировании нужно помнить, что тепловая сеть требует возврат теплоносителя с определенным давлением, ниже которого возвращать теплоноситель нельзя, иначе будет взыскана дополнительная плата. Иногда требуется установка дополнительных насосов на обратку, так как такой вариант дешевле, чем подбор оборудования в ИТП с минимальными гидравлическими потерями.
2. Второй – давление во внутренней системе отопления. Он зависит напрямую от этажности здания. Условно его можно привести в виде таблицы со следующими данными:

Разновидности теплообменников для отопления: как разобраться в них и выбрать нужный?

Теплообменник — неотъемлемый элемент системы отопления, в котором происходит процесс обмена теплом между несколькими средами.

Существует несколько разновидностей теплообменников.

Для чего нужен теплообменник ГВС в системе отопления

Устройство представляет собой 2 плиты: одна из них статическая, а другая — подвижная. Обе они с отверстиями, между которыми зафиксированы загерметизированные прокладками пластины.

Суть принципа работы такого прибора в том, что пластины гофрированного типа образуют каналы, по которым циркулирует жидкость. Повышение коэффициента переданного тепла от её прогретой части к холодной возникает за счёт увеличения площади контакта.

В пристенном слое гофрированного типа со временем образуется процесс турбулентности. По разным сторонам одной пластины происходит перемещение отдельной среды. Такой способ движения предотвращает их перемешивание.

Прогрев обеих сред возникает вследствие присоединения устройства к трубопроводу. После того как среда закончит своё прохождение по всем каналам, она покинет теплообменник.

Такое оборудование делает возможным:

• эксплуатировать при необходимости полученного от носителя энергии вторичного тепла для бытовых нужд;
• применять остаточное тепло при поступлении электроэнергии;
• формировать необходимый температурный режим для проведения химических процессов;
• удерживать температурный режим теплоносителя на установленном уровне в бытовых отопительных системах.

Существуют следующие виды теплообменников.

Смесительные водяные

Представляют собой приборы, в которых тепло передаётся через непосредственный контакт двух сред: горячей и холодной.

Суть действия такого теплообменника в том, что в специальной камере соединяются жидкость и пар, скорость которого при этом превышает сверхзвуковое значение.

Разгоняет его до такого показателя расчётное сопло. За счёт такого смешивания и происходит прогрев жидкости и паровая конденсация, а теплоноситель требуемой температуры циркулирует по системе отопления.

Камера прибора предусматривает наличие конденсационного вакуума. Работа теплообменника этой разновидности возможна даже при условии малого парового давления.

Поверхностные

Конструкция таких приборов представлена в виде биметаллических труб с алюминиевым оребрением накатного типа.

В этих устройствах происходит процесс обтекания твёрдого покрытия воздухом. Температуры поверхности и воздушного потока отличаются.

Тепловой обмен между средами осуществляется через стенку с нанесённым на неё специальным теплопроводящим материалом. Контура полностью изолированы друг от друга.

Поверхностные теплообменники делятся на 2 типа:

• регенеративные (направление потока среды имеет свойство меняться);
• рекуперативные (обмен теплом от одного теплоносителя к другому осуществляется через неплотные стенки контура, при этом направление потока среды остаётся постоянным).

Рекуперативный и его разновидности

Они подразделяются в соответствие с особенностями конструкции и областью применения.

Кожухотрубчатые

Это самые простые устройства. Они состоят из большого числа маленьких трубопроводов, которые спаяны в единый пучок и помещены в кожух. Такие теплообменники довольно громоздкие и занимают много места.

Применяются в испарителях, холодильниках, нагревателях, конденсаторах.

Погруженные

Представляют собой змеевики плоской либо цилиндрической форм, погруженные в ёмкость с жидкостью.

Эти теплообменники считаются неэффективными вследствие того, что с внешней стороны змеевика наблюдается низкий уровень теплоотдачи, а процесс омывания жидкостью проходит в крайне малом количестве.

Справка! Использование погруженного теплообменника будет продуктивным, если жидкость в ёмкости будет закипать или содержать механические дополнения.

Погруженные аппараты применяются в качестве холодильников и конденсаторов, а также для прогрева воды и растворов технологического типа.