что такое теплообменник в котельной системе отопления
Для чего нужен теплообменник в системе отопления
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.
Что такое теплообменник в системе отопления
Немногие знают, как поступает горячая вода в дома и каким образом осуществляется центральное отопление. Одним из элементов этой большой сети являются теплообменники, которые работают как от небольших котельных, так и общегородских ТЭЦ.
Разберем подробнее, что такое теплообменник в системе отопления, как работает и особенности его выбора.
Стандартный разборный теплообменник
Что такое теплообменник и пластинчатый в частности
Теплообменник — это аппарат, задача которого передавать тепло от одной среды к другой без их смешивания. Есть два наиболее распространенных типа этого оборудования:
Кожухотрубные. Внутри находится комплект изолированных трубок, которые вставлены в кожух. Через него происходит циркуляция холодной воды, а нагревательным элементом выступают внутренние трубки, через которые проходит горячая жидкость.
Пластинчатые. Принцип работы тот же, но передатчиком тепла является комплект пластин. Они достаточно компактные, однако в эффективности теплообмена не уступают кожухотрубным теплообменникам.
Материал для изготовления пластинчатого теплообменника
Пластинчатые теплообменники могут быть нескольких типов:
Разборные представляют собой большое количество плоских элементов. Они легко разбираются для промывки и ремонта, поэтому многие ТЭЦ и ИТП используют именно этот вариант.
В основе паяных содержится комплект пластин, которые спаяны между собой. Поэтому собрать и разобрать устройство невозможно.
В полусварных теплообменниках пластины свариваются по парам. С внешней стороны устанавливаются уплотнения, а парные элементы привариваются между собой. Такой вариант часто используют в работе с агрессивными средами.
В сварных аппаратах все пластины свариваются между собой без добавления уплотнителей. Одна из жидкостей проходит по гофрированному каналу, а вторая — по трубчатому.
Главными элементами пластинчатого теплообменника являются комплект пластин и уплотнительные прокладки, которые расположены между пластинами. Выбор материалов зависит от среды, которую необходимо нагревать.
Пластины — главный элемент нагревательной системы
Устройство пластин
Внутренние пластины имеют одинаковый состав и устройство. Для теплообменников, используемых в коммунальной энергетике, в большинстве случаев применяется нержавеющая сталь типа AISI316.
Реже встречаются более дорогие металлы, например, титан или латунь. Такие материалы могут работать с агрессивными средами. К примеру, их можно найти в теплообменниках морских судов, где агрессивным элементом является морская вода.
Требования к прокладкам
Материал уплотнительных прокладок — это полимерные соединения, в составе которых преимущественно каучук. При выборе нужно учитывать агрессивность теплоносителей:
EPDM — пресная вода с гликолем;
Нитрил — жидкости с маслянистой средой, например, технические масла;
Витон — жидкости, которые нужно нагревать до температуры выше 100 градусов по Цельсию.
Принцип работы теплообменника
Пластины теплообменника имеют по 4 отверстия, по одному в каждом углу, которые предназначены для входа и выхода греющей и нагреваемой среды:
Одна пара необходима для прохождения первичного теплоносителя с высокой температурой, который подается с ТЭЦ.
Вторая пара — для вторичного теплоносителя, который подается, например, в систему отоплен
ия. Он изначально холодный, поэтому нагревается за счет первичной жидкости.
Для более интенсивного теплообмена, устройство каналов выполнено таким образом, что при прохождении теплоносителя внутри теплообменника создается турбулентное завихрение потока. Так достигается максимальное сопротивление течению, турбулентность потока уменьшает образование накипи на пластинах.
Преимущества паяного пластинчатого теплообменника
Паянный теплообменник имеет несколько основных достоинств наряду с другими типами устройств:
стоимость, в сравнении с разборным, — на 30% меньше;
конструкция выдерживает температуру до 200 градусов по Цельсию;
небольшой размер и масса, так как зажимов и уплотнительных прокладок нет;
подходит для установки в частном доме и подключению к котлу;
спайка проводится с добавлением никеля или меди, которые устойчивы к любым агрессивным средам.
Системы и особенности теплообмена: задача теплообменника
Пластинчатые теплообменники можно использовать в различных системах на промышленных объектах и жилых зданиях.
В многоэтажных домах преимущество отдается разборным аппаратам
В многоквартирном доме
В подключении систем отопления и горячего водоснабжения чаще участвует стандартный разборный аппарат. Причин его установки в многоквартирном доме несколько:
срок эксплуатации — от 25 лет, однако уплотнения необходимо менять каждые 5-10 лет;
устройство легко разбирается и поддается ремонту;
мощность можно регулировать самостоятельно, изменив количество пластин.
Такой вариант теплообменника для отопления подходит и для промышленных зон.
Самостоятельный ремонт теплового оборудования недопустим
В частном доме
В частном доме рекомендовано использовать паяный теплообменник по нескольким причинам:
подходит для агрессивной среды;
срок службы аппарата — 15 лет;
гарантирует высокий КПД, благодаря минимальной потере тепловой энергии и высокому уровню теплоотдачи;
так как в конструкции нет уплотнений, протечки невозможны.
Сборка устройства достаточно проста и не занимает много времени.
Оборудование требует регулярную проверку уплотнителей и чистку от накипи
От чего зависит эффективность теплообменника
Качество работы оборудования зависит от:
объема энергии, необходимого для передачи;
организации ремонтных работ.
От этих параметров зависит общая стоимость оборудования и обслуживания, которые влияют на работу устройства.
Как правильно выбрать теплообменник
При установке аппарата в жилом доме требуется сделать детальный расчет. В него входят несколько характеристик:
площадь отапливаемых помещений или примерный расход горячей воды;
температура первичного теплоносителя;
температура холодной воды.
Расчеты проводятся компанией-поставщиком оборудования, которая на основе результатов предлагает варианты теплообменников, которые подойдут для использования в указанных целях.
Для чего нужен теплообменник в системе отопления
Как видно из названия, теплообменник – это устройство для обмена теплом. Среды или поверхности с разными температурами взаимодействуют, изменяя температуру друг друга.
Теплообменники используют в вентиляции, охлаждении, кондиционировании, но велика их роль и в отоплении. Их устанавливают на различных производствах, в коммунальном хозяйстве и для персонального использования.
Важно позаботиться о наличии такого устройства, например, в частном доме с независимой системой отопления. С его помощью можно будет регулировать температуру воздуха в помещении, контролировать забор тепла от основного источника и т.д.
Теплообменники для систем отопления
В системах отопления эти устройства не так популярны в нашей стране, как в других, там, где каждый пользователь может забирать столько тепла от общего источника, сколько ему требуется. ТО играют ключевую роль в отоплении дома или дачи, а также везде, где есть необходимость регулировать температуру. Установка такого устройства в котельной позволяет автоматизировать работу всей системы и сэкономить.
В качестве носителя тепла чаще всего выступает вода, но может быть и антифриз, масло и т.д.
По сути, ТО — это разделитель между основным источником тепла (поставщиком) и системой конечного пользователя. Система отопления, в которой присутствует ТО, называется независимой. В котельных обменники устанавливаются для погодного регулирования, а также он снижает износ современных труб. Дело в том, что их сейчас делают из пластика, и максимальная температура, которую они могут выдерживать – 90 градусов.
Если теплообменника в системе нет, то от центра (котла) горячая вода передается непосредственно потребителю – в батареи. Но котельная не регулирует подачу тепла, и она не меняется в зависимости от выбора потребителей или погодных условий.
Если в ИТП жилого дома установить теплообменники, то это позволяет существенно экономить. Каждый жилец регулирует температуру по потребностям с помощью кранов на радиаторах в квартирах. Тепло можно увеличивать при сильных морозах и уменьшать при потеплении.
Иногда такие устройства устанавливают и в самой котельной. Такая двойная система, что тоже помогает сэкономить: во внутреннем контуре меньше теплоносителя, а значит, в котлах почти не образуется накипь, они могут служить гораздо дольше.
Теплообменник в домашнем отоплении
В системе отопления дома или дачи теплообменник играет ключевую роль.
Если вы устанавливаете у себя такое устройство, то потом можно развернуть целую систему регулирования: для контроля температуры в разных комнатах, работы теплых полов и т.д. К теплообменнику проводят трубу с горячим носителем от котельной, а с другой стороны – внутреннюю систему с реле, контроллерами и т.д. Вы получаете не только контроль над температурой воздуха в помещении, использование этого устройства помогает прогревать дом более равномерно, стабилизирует давление в трубах, экономит энергию и продлевает срок службы труб.
Кроме того, он сам по себе может служить источником для получения горячей воды: в один контур приходит горячий носитель, а к другому подводится водопровод. Это тоже способ сэкономить: на бойлерах и электроэнергии.
Подключить теплые полы, обогрев ступеней и т.д. тоже не получится без теплообменника. Теплые полы забирают на себя большое количество горячей воды, оставляя соседние помещения в холоде. Кроме того, оптимальной температура носителя тепла для такого пола не должна быть выше 45 градусов.
Виды теплообменников
Все устройства делятся на две большие группы. В первых среды смешиваются друг с другом, во втором случае – они разделены стенкой. Их используют чаще и называют поверхностными. В свою очередь, такие теплообменники делятся тоже на два типа.
Самые распространенные ТО первого типа – рекуперативные. К ним относятся
Подберем теплообменник для отопления со скидкой до 70 %
Пластинчатый теплообменник: устройство
В основном, в независимых системах отопления применяются пластинчатые теплообменники. По сути это набор пластин, которые перфорируют для увеличения полезной площади и собирают между двумя плитами. Одна из этих плит обычно не фиксируется, ее можно снимать и увеличивать или уменьшать количество пластин. Бывают с спаянные варианты, их уже не получится разобрать.
Между пластинами движутся горячая и холодная жидкости, попеременно. Конструкция герметична благодаря уплотнителям.
Пластины – это основа конструкции. Их изготавливают из стали, меди, графита, титана и других сплавов, толщиной от 0,4 до 1 мм., в зависимости от давления. Выбор материала обусловлен условиями использования, а также выбором среды, которой будет заполнено устройство. Чаще всего это вода, но бывают случаи, например, на специализированных производствах, где используют агрессивные жидкости.
Пластины плотно прижаты друг к другу и образуют каналы благодаря специальной штамповке. На одной стороне каждой пластины есть пазы, куда вставляются резиновые прокладки для герметичности. Устанавливают их одну за одной, в поворот 180 градусов.
В пластинах по 4 отверстия. Два из них служат для провода и отвода горячей и нагреваемой жидкости. Два другие предотвращают смешение жидкостей за счет дополнительной изоляции. Если произойдет прорыв одного из контуров, то дренажные пазы также препятствуют смешиванию.
Благодаря тому, что греющая и нагреваемая среды направлены в противоток друг другу, и извилистому течению (по каналам) эффективность обмена теплом увеличивается, а гидравлическое сопротивление относительно небольшое.
Система самоочищается за счет турбулентных потоков, но на пластинах может откладываться накипь, осадки веществ, находящихся в воде, потому их нужно периодически промывать специальными растворами. Можно понять, что пришло время для очистки по снижения работоспособности прибора, перепадах давления и т.д.
При сборке сначала закрепляются направляющие на штативе и неподвижной плите. На них нанизываются пластины, и подвижная плита стягивается с неподвижной болтами.
Существует 2 варианта компоновки пластин.
Одноходовая. Теплоноситель разделяется на потоки, которые текут параллельно друг другу по пластинам, потом сливается и выходит в порт для вывода.
Многоходовая. Здесь устройство чуть сложнее. Благодаря перегородкам в разделительных пластинах теплоноситель течет по каналам, как бы разворачиваясь в пластине.
Плюсы и минусы пластинчатых теплообменников
Пластинчатые ТО обладают хорошими характеристиками теплопередачи при компактных размерах. Еще один плюс таких устройств в том, что их можно изготовить индивидуально под конкретные задачи.
К плюсам однозначно можно отнести:
Но есть у пластинчатых теплообменников и минусы:
Некоторые изменения в конструкции повышают прочность и КПД пластинчатых теплообменников. Есть такие разновидности, как пластинчато-ребристый и оребренно-пластинчатый. В первом варианте между разделительными пластинами проложены ребристые насадки. Подходят для теплообмена с неагрессивными жидкостями и газом. Оребренно-пластинчатые актуальны при газовом отоплении.
Как правильно выбрать теплообменник
Есть огромное количество теплообменников и нужно знать, как правильно их выбрать. Лучше всего, если такой прибор изготовят под конкретные задачи профессионалы. Он будет рассчитан на определенную нагрузку, материалы будут подходить для теплоносителя и срок службы прибора будет значительно больше, чем при выборе наугад. Что нужно знать для выбора теплообменника:
Подробнее об этом можно узнать на странице
Рассчитать теплообменник
где вы можете указать нужные вам характеристики и получить предложение по ПТО от наших менеджеров.
Теплообменники необходимы для систем отопления как юридическим организациям (поставщикам услуг, управляющим компаниям и т.д.), так и частным лицам – для установки теплого пола или подогрева ступенек в доме, контроля расходов на отопление, экономии на энергии. Современные ТО просты и безопасны в использовании.
Взгляните на представленные теплообменники для отопления
Теплообменник в котельной — что это такое, принцип работы
Такой прибор как теплообменник служит для передачи тепла от одного объекта другому. Так происходит оснащение холодного теплоносителя, его нагрев. Данное устройство используется в системах отопления, в котельной, системе горячего водоснабжения и других источниках подачи тепла. Рассмотрим подробнее все нюансы о теплообменнике.
Виды теплообменных аппаратов
Теплообменники очень разнообразны и имеют свою классификацию. При установке аппарата важно знать характеристики каждого вида, прежде чем выбрать подходящий.
Пластинчатый
Представляет собой соединение болтов для крепежа, рамы, камер и пластины. Рабочая пластина и рама разделены прокладками. Чтобы произвести монтаж такого оборудования, не нужно применять клей или другие смеси. Тепло подается с помощью трех режимов: прямоточного, смешанного и противоточного. Прибор легко чистить, гидравлическое сопротивление у него небольшое.
Погружной
Этот теплообменник выглядит как змеевик цилиндрической формы. Сам прибор помещен в сосуд с жидкостью. Удобство этой разновидности теплообменного аппарата в том, что тепло передается намного быстрее, чем через другие носители. Это происходит из-за такой конструкции устройства. Можно использовать только там, где можно включать теплообменник механически.
Графитовый
Данный вид не подвержен коррозии и разрушению другими веществами. Состоит прибор из следующих элементов: блоки и цилиндры, крышки, металлический корпус и решетки. За счет того, что протекание тепла из теплообменного аппарата в другой источник осуществляется по перекрестной схеме, обмен происходит быстрее. Материал, из которого сделано оборудование, защищает от внешнего воздействия.
Элементный
Все элементы данного теплообменника соединены вместе, в этом и есть особенность этой разновидности. Тепло подается только противоточно. Сам прибор представляет собой совокупность нескольких больших труб.
Спиральный
Оборудование включает в себя совокупность металлических листов спиралевидного типа, закрученных в специальном приборе. Механизм требует тщательной герметизации, без этого эксплуатироваться прибор будет плохо. Это можно сделать, сварив некоторые части теплообменного аппарата. Устройство весит не много и эффективно работает, но данный теплообменник очень трудно обслуживать.
Витой
Теплообменник, который один из немногих переносит сильные скачки давления в теплосети. Сама конструкция похожа на концентрический змеевик и отлично защищена от перегрева и коррозии. Так этот вид может прослужить очень долго, не требует соблюдения особых условий эксплуатации и легко обслуживается.
Кожухотрубный
Этот прибор возмещает напряжение и состоит из следующих элементов: пучки труб, корпус, трубные решетки, крышки и патрубки. Такие приборы изготовляются как для эксплуатации в вертикальном виде, так и в горизонтальном. Стойкий к высокому давлению и напряжению.
Двухтрубный
Данный теплообменный прибор представляет собой трубы, различные по диаметру. Устройство передает воду и газ холодным теплоносителям, сохраняя при этом высокий уровень подачи тепла. Так же, как и кожухотрубный, справляется с напряжением и легко монтируется. Но стоимость такого прибора довольно высока.
Разделение теплообменников по следующим принципам:
по степени передачи тепла
по взаимодействию между средами
по направлению движения
по комплектации и конструкции
Принцип действия
В таком аппарате происходит сразу несколько процессов: конвекция, тепловое излучение и теплопроводность. Теплообменник функционирует следующим образом:
Существует два принципа перемещения тепла по теплообменнику:
На мощность оборудования влияет в первую очередь количество пластин. Чем их больше – тем и устройство работает мощнее. Нельзя забывать об установке очистительного фильтра и регулярной профилактике оборудования, чтобы продлить срок эксплуатации.
Для чего нужны
Данный прибор необходим для передачи тепловой энергии из одной среды в другую не только в системе отопления. В этом и лежит основная функция теплообменника. Но зачастую аппарат используют именно в котельных, чтобы горячая вода из труб быстрее перекачивалась и передавалась в другой источник тепла. Теплообменники используются в различных сферах общественной жизни:
Устройство помогает осуществлять теплообменные процессы. При выборе теплообменного оборудования необходимо определиться со сферой применения. От нее и будет зависеть вид прибора, который нужно будет приобрести. Ведь у каждого свои характеристики, от которых зависит мощность обогрева.
Заключение
Таким образом, теплообменник в котельной необходим для эффективной передачи тепла холодному объекту. Существует много видов данного оборудования, а чтобы выбрать подходящий прибор, необходимо ознакомиться с характеристиками каждого и сравнить их с условиями дальнейшей эксплуатации. Правильный уход за теплообменником обеспечит долгий срок работы и качественную передачу тепла в котельную.