Покупателям теплообменного оборудования следует получать полное представление о теплообменниках, их различных типах, а также о принципах их работы и методах расчёта площади поверхности. Также важным является внимание к классификации данного оборудования.
Для чего нужен теплообменник в системе отопления
Теплообменники, как следует из их названия, представляют собой устройства, предназначенные для обмена теплом. Они функционируют за счёт взаимодействия сред или поверхностей с различной температурой, в результате чего происходит изменение их взаимной температуры.
Эти устройства находят широкое применение в процессах вентиляции, охлаждения и кондиционирования воздуха, а также играют незаменимую роль в системах отопления. Теплообменники устанавливаются в различных отраслях, включая промышленность, коммунальное хозяйство и частные домохозяйства.
Для примера, в частных домах с автономными системами отопления учёт состояния таких устройств является критически важным. С их помощью можно эффективно регулировать температуру в помещениях и управлять тепловой мощностью, получаемой от электросети.
Теплообменники для систем отопления
В некоторых странах теплообменники не так распространены в системах отопления, как могли бы быть, например, в ситуациях, когда каждый пользователь может получать необходимое количество тепла от общего источника. Однако они играют ключевую роль в отоплении домов и коттеджей, а также в местах, где требуется точное регулирование температуры. Установка такого устройства в котельной позволяет автоматизировать работу всей системы, что, в свою очередь, может привести к значительной экономии средств.
Теплоносителем чаще всего выступает вода, но в качестве теплоносителей также могут использоваться антифризы, масла и другие жидкости.
С точки зрения функциональности, теплообменник выступает в роли разделителя между основным источником тепла (или поставщиком теплоносителя) и системой, использующей это тепло. Системы отопления с установленным теплообменником имеют статус независимых. Котельные могут быть оснащены генераторами переменного тока для регулирования температур в зависимости от погодных условий и предотвращения износа современных трубопроводов, которые, как правило, сейчас изготавливаются из пластика и могут выдерживать температуры до 90°C.
В отсутствие теплообменника горячая вода подаётся непосредственно из централизованного источника (например, бойлера) к конечному потребителю (например, радиаторам). В этой ситуации котельная не имеет возможности регулировать подачу тепла, и температура остаётся постоянной, независимо от предпочтений потребителей или погодных условий.
Установка теплообменника в подстанции централизованного теплоснабжения может привести к значительной экономии теплоэнергии. Каждый жилец может использовать краны на радиаторах в своей квартире, чтобы адаптировать температуру под свои личные нужды. Например, тепло может увеличиваться, когда на улице становится особенно холодно, и соответственно уменьшаться во время теплого периода.
Теплообменник может быть также установлен непосредственно в котельной. Двойные системы облегчают управление затратами на отопление, поскольку во внутренних контурах теплоноситель становится менее объемным. Это означает, что котел может функционировать более долго, так как накипь образуется в гораздо меньших количествах.
Теплообменник в домашнем отоплении
Теплообменники играют важную роль в системе отопления как для ребят, так и для больших домов или коттеджей.
Установив теплообменник, вы сможете создать целую сеть управления отоплением, включая возможность контролировать температуру в различных помещениях или организовывать систему подогрева полов. В данном случае теплообменник соединяется с трубой горячей воды из котельной, а с другой стороны подключается внутренняя система с реле и контроллерами. Кроме того, это устройство предоставляет возможность не только контролировать температуру в помещениях, но и обеспечивает более равномерный обогрев всего дома, стабилизирует давление в трубах, экономит энергию и продлевает срок службы трубопроводов.
Также стоит отметить, что теплообменник может служить автономным источником горячей воды. В одном контуре подается горячая вода, а в другом — используется вода для обогрева. Это решение позволяет значительно экономить, так как снижаются расходы на работу котла и электроэнергию.
Однако, при отсутствии теплообменника, подключение подогрева полов становится проблематичным. Например, без применения теплообменника подогрев полов может потребовать очень горячую воду, что сделает смежное помещение прохладнее, а оптимальная температура теплоносителя для таких систем не должна превышать 45°C.
В конструкции теплообменника предусмотрены четыре отверстия: два из них предназначены для отвода и слива горячих и нагретых жидкостей, а два других предотвращают смешивание жидкостей, обеспечивая дополнительную изоляцию. Это чрезвычайно важно на случай, если один из контуров будет повреждён, так как слив различных теплоносителей предотвращает их смешение.
Для чего нужен теплообменник в системе отопления
Теплообменники представляют собой устройства, которые передают тепло от одного источника к другому, избегая при этом прямого контакта между разными теплоносителями. Это становится особенно важным в контексте систем отопления, так как стоимость самой системы отопления может возрасти прямо пропорционально её нагрузке и стоимости теплообменника как устройства, отвечающего за контроль и управление.
Основной сектор, где активно применяются альтернативные системы отопления, это автономные системы отопления. Чтобы лучше понять, почему необходимость в теплообменниках довольно высока, необходимо рассмотреть особенности работы национальных теплосетей.
Зависимая система теплоснабжения, работающая без теплообменника.
Индивидуальные тепловые подстанции спроектированы для работы с зависимыми системами отопления.
Существуют две основные схемы отопления: одна — зависимая система отопления, другая — зависимая подстанция отопления. Зависимые системы, которые хорошо известны многим, представляют собой ситуации, где бойлер, нагревающий воду, передает её прямо в систему отопления по трубопроводу, не проходя через радиаторы и теплообменники. Хотя в таких сетях могут быть тепловые подстанции, регулирующие и измеряющие устройства и иногда даже погодозависимая автоматизация, без теплообменника единственным влиянием на комфорт остается лишь регулировка температуры радиаторов, что может влиять на общую температуру в помещениях.
Такая схема представляется как неэффективная для работы котлов в котельных, так как она требует установки больших насосов, котлов и длинных труб, которые в неудачном случае могут стать источниками постоянной утечки тепла. Важно отметить, что на первом этапе установки необходимо внедрить теплообменник в систему отопления, иначе получится неэффективный и экономически нецелесообразный вариант. Проблемы эффективность систем отопления без перегрева или низкоэнергетических теплообменников предполагают, что котельные не могут предугадать, сколько тепла потребуется каждому потребителю, а потребитель, в свою очередь, не имеет возможности влиять на объём вырабатываемого тепла для отопления помещения.
Независимая система теплоснабжения с теплообменником.
Индивидуальные тепловые подстанции, предназначенные для работы с независимыми системами отопления с теплообменниками.
В таких системах отопления теплообменники играют ключевую роль, позволяя значительно экономить энергию. Работающая автоматизация этих систем помогает избежать потерь в окружающей среде. Методы экономии средств становятся дифференциированными. В качестве примера независимой системы отопления можно привести современную централизованную систему, где дополнительно установлен теплообменник, работающий с основным пунктом теплообеспечения для пользователей, уже находящимся в подстанции здания.
Тепло поступает из котельной в центральную отопительную станцию, где установлен основной теплообменник, обеспечивающий твердое и постоянное тепло. При этом в идеале система должна работать на 95 градусах на стороне подачи и около 70 градусов на стороне возврата. Это позволяет существенно снизить требования к автоматизации в котельной, что приводит к меньшему энергетическому потреблению насосов и значительно уменьшает размер диаметров труб. Внутри котла исчезают утечки, уникальность модуля становится выраженной, поскольку предельно маленькое количество теплоносителя внутри контура уменьшает риски накипи и удлиняет срок службы агрегата.
Проверенные блочные тепловые пункты, предназначенные для работы с автономными системами отопления и горячего водоснабжения в сочетании с теплообменниками.
При установке теплообменника в системе отопления потребитель получает возможность непосредственно регулировать температуру в своей квартире. Если в этой квартире также установлены управляемые радиаторы, возможен индивидуальный контроль за количеством получаемого тепла. Это создаёт взаимовыгодные условия для всех участников.
Подключение напольного отопления к системе отопления через теплообменник.
Необходимо отметить, что для напольного отопления также требуется наличие теплообменника. К примеру, если вы хотите интегрировать систему подогрева пола в общую систему отопления, но сделать это без установки теплообменника, то в итоге весь дом останется без нормального тепла, хотя пол получит некоторый уровень тепла. В таком случае, вода внутри системы будет циркулировать, оставляя соседние помещения более холодными, так как она будет стремиться следовать кратчайшему пути.
Недостаток установки теплообменника в системе отопления заключается в повышении первоначальных затрат на монтаж. Однако эти затраты оправдаются за счёт появления значительных преимуществ.
Зависимую систему отопления достаточно легко модернизировать до независимой, установив дополнительный теплообменник и элементы управления. Однако, важно выполнять эту работу комплексно, охватывая всю территорию, подключенную к котельной. Проведение таких мероприятий может привести к уменьшению затрат на отопление до 40% по сравнению с существующими расходами, если система отопления не оснащена необходимым теплообменником.
При сборке рельсов изначально производится установка на штативы, после чего выполняется крепление с использованием специализированных пластин. На эти пластины монтируются компоненты, а также выполняется крепление подвижной пластины к неподвижной.
Устройство теплообменника
Как упоминалось ранее, конструкции теплообменников предназначены для использования в различных ситуациях, и каждый тип будет рассмотрен более детально в дальнейшем. В числе современных образцов можно выделить складчато-пластинчатые теплообменники, которые успешно заменяют старые кожухотрубные и другие конструкции.
Данный тип теплообменника состоит из двух основных компонентов: подвижной и неподвижной зажимной пластины. Каждая из этих пластин оборудована несколькими отверстиями.
Проходные отверстия, называемые впускными и выпускными, надёжно укреплены при помощи специальных прокладок и прочных металлических колец, что обеспечивает их долговечность в эксплуатации.
На рисунке 4 представлена установка RPTO.
В процессе монтажа трубные элементы соединяются с входами и выходами устройства с помощью отводов. Для этих соединений могут использоваться трубопроводы различного диаметра и типы резьбы (рекомендуется применять резьбу согласно ГОСТ № 12815 и ГОСТ № 6357). Эти параметры непосредственно зависят от конструкции и типа устройства.
Пакет пластин располагается между зажимными плитами. Пластины имеют толщину всего 0,5 мм и изготавливаются исключительно из нержавеющей стали или титана с использованием метода холодной ковки.
Все слои пакета заполнены тонкой специальной резиной, которая помещена между каждым слоем, обеспечивая таким образом высокую термостабильность и полную герметичность рабочего канала.
Нижние и верхние направляющие фиксируют пакет плит на месте и служат в качестве вспомогательного инструмента при сборке устройства. Пакет плит сжимается до необходимого размера, что упрощает запрессовку гайки.
Важно отметить, что внутренний монтаж пластины не предусмотрен. Каждая плоскость вращается на 180° относительно соседней, что обеспечивает двойное уплотнение проходного отверстия.
Для наглядности, в данном видеоролике показаны конструкция, монтаж и принцип работы пластинчатого теплообменника.
Принцип работы теплообменника
Передние и задние пластины имеют отверстия для подключения труб. Через них теплоноситель и потребители тепла поступают в устройство.
На рисунке 5 показано перемещение теплоносителей внутри пакета пластин.
Стены пластин гофрированы, что при высокоскоростном потоке ведёт к образованию дросселирования. Каждая среда, находящаяся в движении, движется в противоположных направлениях по обе стороны изделия, что устраняет риск смешивания.
Параллельные пластины создают рабочие каналы, которые способствуют теплообмену. При движении теплоносителей через все каналы происходит их теплообмен, и как следствие, каждый элемент пластины становится ключевым компонентом всего теплообменника.
Поток внутри теплообменника может реализовываться по одному или нескольким маршрутам, в зависимости от его технических характеристик и условий эксплуатации.
Рисунок 6 демонстрирует распределение потоков теплоносителей в зависимости от эксплуатационного назначения.
Заключение
В данной статье мы ознакомили вас с основными видами теплообменников, их назначением и сферами применения. В ближайшей публикации мы подробнее рассмотрим особенности пластинчатых теплообменников, их характеристики, различные типы и ключевые различия, так что не стоит пропускать этот материал — подпишитесь на нашу рассылку и следите за обновлениями в социальных сетях.
Также важно помнить, что кожухотрубные теплообменники постепенно вытесняются современными пластинчатыми моделями, что связано с их большей гибкостью и лёгкостью в обслуживании.
Если вы ищете подходящий теплообменник для своих нужд, ознакомьтесь с предлагаемыми нами моделями в соответствующем разделе нашего каталога.
Если у вас возникли какие-либо трудности или вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нашим инженерам или заполнять форму обратной связи.
