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.

Теплообменные аппараты: виды, устройство, принцип работы

Введение

Теплообменник – техническое устройство, предназначенное для передачи тепла между нагретой средой и холодной. Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред.

Области применения теплообменных аппаратов:

• системы отопления;
• металлургия;
• энергетика;
• тепловые пункты;
• химическая и пищевая промышленности;
• системы кондиционирования и вентилирования воздуха;
• коммунальное хозяйство;
• атомная и холодильная отрасли.

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

• типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
• типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
• типа конструкции;
• направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

• паровые барботеры;
• сопловые подогреватели;
• градирни;
• барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник.

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток.

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

• мощность теплообменника;
• давление в системе;
• тип сред (агрессивные или нет);
• рабочие температуры;
• прочие требования.

Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

По направлению движения сред

Одноходовые теплообменники

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

Многоходовые теплообменники

Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.

Пример работы двухходового пластинчатого теплообменника представлен в данном видео:

Устройство теплообменника

Как отмечалось выше, конструкции теплообменных аппаратов очень сильно отличаются между собой, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в следующих статьях.

В качестве примера можно рассмотреть пластинчатый разборный теплообменник, как наиболее современный и вытесняющий старые поколения теплообменных аппаратов: кожухотрубные (кожухотрубчатые), «труба в трубе» и другие виды.

Данный вид ТО состоит из двух главных пластин: подвижной и неподвижной прижимных плит. Обе плиты имеют несколько отверстий.

Отверстия, имеющие входящее и выходящее назначение потоков, надежно укрепляют специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

Рис. 4. Устройство РПТО

При монтаже к входным и выходным отверстиям через патрубки подключаются элементы трубопровода. Для соединения могут быть использованы трубы различного диаметра и с разным типом резьбы (современные требования предлагают использовать резьбу ГОСТа №12815 и ГОСТа №6357). Оба вида имеют прямую зависимость от устройства и его вида.

Посередине между прижимными плитами размещается множество пластин. Толщина пластин находится в пределах всего 0,5 мм, изготавливаются они, только из нержавеющей стали или титана с помощью метода холодной штамповки.

Все слои пластин перемежаются тонкой специальной уплотнительной резиной, которая устанавливается между всеми слоями пластин. Материал резины обладает заметной повышенной устойчивостью к высоким температурам, благодаря которой рабочие каналы становятся полностью герметичными.

Прямые направляющие снизу и сверху обеспечивают фиксацию пакета пластин, а также являются направляющими при сборке агрегата. Пластины сжимаются до необходимого размера при помощи затяжных гаек.

Внутреннее расположение пластин выбрано не случайно, каждая пластина через одну повернута на 180° относительно, рядом расположенных, соседних пластин. Благодаря данному устройству теплообменного аппарата входящее канальное отверстие имеет двойное уплотнение.

Наглядно устройство пластинчатого теплообменника, его сборку и принцип действия можно посмотреть в данном видео:

Принцип работы теплообменника

Передняя и задняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу. По ним теплоноситель и теплопотребитель поступают внутрь агрегата.

Рис. 5. Движение сред внутри пакета пластин

Пристенный слой гофрированного типа, в условиях потока, имеющего большую скорость, начинает постепенно набирать турбулентность. Каждая среда перемещается на встречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы избежать смешения.

Параллельно расположенные пластины формируют рабочие каналы. Перемещаясь по всем каналам, каждая среда производит тепловой обмен и покидает внутренние пределы оборудования. Это означает, что все пластины являются самым важным элементом среди всех деталей теплообменника.

Потоки внутри пластинчатого теплообменника могут идти по одноходовым и многоходовым схемам в зависимости от технических характеристик и условий решаемой задачи:

Рис. 6. Схемы движения теплоносителей в пластинчатом разборном теплообменнике в зависимости от принципа работы

Заключение

В данной статье вы смогли ознакомиться с видами теплообменников, их назначением, сферами применения. В следующей статье мы подробно рассмотрим пластинчатые теплообменники — в чем их особенность, какие виды существуют и как они отличаются между собой, поэтому подписывайтесь на e-mail рассылку и новости в соцсетях, чтобы не пропустить их.

Стоит помнить, что в настоящее время кожухотрубные (кожухотрубчатые) теплообменники активно вытесняются пластинчатыми, поскольку последние более универсальны и просты в обслуживании.

Если вам нужно подобрать теплообменник под свою задачу, то вы можете посмотреть модели, которые поставляет наша компании в соответствующих разделах каталога.

Если же у вас возникают трудности, то свяжитесь с нашими инженерами или заполните форму: