Пластинчатые теплообменники – принцип работы и особенности конструкции

Как устроен пластинчатый теплообменник ГВС. Схемы обвязки теплообменника, расчет мощности и выбор.

Принципиальная схема независимая одноступенчатая параллельная ГВС

1 – Пластинчатый теплообменник 8 – Фильтры
2 – Клапан регулирующий с эл/приводом 9 – Краны
3 – Погружной датчик температуры 10 – Обратный клапан
4 – Контроллер 11 – Реле перепада давления
5 – Расходомер 12 – Дренажный насос
6 – Насос ХВС (холодного водоснабжения) 13 – Манометр
7 – Насос циркуляции ГВС (горячего водоснабжения) 14 – Термометр

Преимущества параллельного подключения теплообменника: позволяет экономить полезное пространство помещения и очень проста в исполнении.

Недостатки: отсутствует подогрев холодной воды.

Очень проста в реализации и относительно недорогая. Позволяет сэкономить полезное пространство посещения, но при этом невыгодна в плане расхода теплоносителя. Кроме того, при таком подсоединении трубопровод  должен быть увеличенного диаметра.

Подбор и расчет стоимости теплообменника удобным для вас способом

Рассчитаем по параметрам

Делаем расчёт точно и профессионально, без всяких манипуляций

Рассчитать

Есть готовый расчет теплообменника?

Рассчитаем стоимость по номеру расчета, серийному номеру, расчетному листу, спецификации, по шильдику теплообменника

Получить цену

перезвоним в течение 1 минуты

результат от 30 минут

результат от 5 минут

Расчетные данные (нагрузки, давления, температурные графики) выдаются теплоснабжающими организациями (тепловыми сетями, котельными) в виде пояснительных записок, Технических условий (ТУ).

Также эти данные вы можете взять из договора с теплоснабжающей организацией, или из проекта модернизации или переоборудования ИТП, УУТО. Если у вас остались вопросы по данным для расчета, то можно обратиться к менеджеру за консультацией.

Устройство и принцип работы

Пластинчатый теплообменник (ПТО) обеспечивает переход тепла от нагретого теплоносителя холодному, при этом не перемешивая их, развязывая два контура между собой. Теплоносителем может быть пар, вода или масло. В случае с горячим водоснабжением чаще источником тепла является теплоноситель системы отопления, а нагреваемой средой – холодная вода.

Конструктивно теплообменник представляет собой группу гофрированных пластин, собранных параллельно друг другу. Между ними образуются каналы, по которым течет теплоноситель и нагреваемая среда, притом послойно они чередуются между собой, не перемешиваясь при этом. За счет чередования слоев, по которым текут жидкости обоих контуров, увеличивается площадь теплообмена.

Схема работы пластинчатого теплообменника ГВССхема работы теплообменника

Гофрирование чаше выполняется в виде волн, притом ориентированных так, чтобы каналы одного контура располагались под углом к каналам второго контура.

Подключение входов и выходов делаются так, чтобы жидкости текли навстречу друг другу.

Поверхность и материал пластин подбирается исходя из требуемой мощности теплообмена, вида теплоносителя. В особенно эффективных и продуманных теплообменниках поверхность формуется для возбуждения завихрений возле поверхности пластины, повышая теплообмен, не создавая сильного сопротивления общему току.

Теплообменник включается между двумя контурами:

  1. Последовательно к системе отопления или параллельно с наличием регулирующей арматуры.
  2. К входу от холодного водопровода и выходом к потребителю ГВС.

Холодная вода, протекая через теплообменник нагревается за счет тепла от системы отопления до требуемой температуры и подается на кран потребителя.

Основные характеристики пластинчатого теплообменника:

  • Мощность, Вт;
  • Максимальная температура теплоносителя, оС;
  • Пропускная способность, производительность, литры/час;
  • Коэффициент гидравлического сопротивления.

Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин.

Максимальная температура задается подбором материалов и способом соединения пластин и корпуса теплообменника.

Пропускная способность повышается с увеличением числа пластин, так как они подключаются фактически параллельно, то каждая новая пара пластин добавляет дополнительный канал для тока жидкости.

Коэффициент гидравлического сопротивления важен при расчете нагрузки на систему отопления, где от этого зависит выбор циркуляционного насоса, немаловажен и для других источников тепла. Зависит от типа гофрирования пластин и размера сечения каналов и их количества.

Именно по этим параметрам подбирается в итоге теплообменник для конкретной ситуации. Чаще всего пластинчатые теплообменники имеют разборную конструкцию, в которой можно наращивать или уменьшать число пластин и выбирать их тип и размер. Мощность и производительность теплообменника должно хватать для того, чтобы нагреть проточную холодную воду, и при этом не создать критической нагрузки на систему отопления.

Для наиболее востребованных случаев, каким является обеспечение горячей водой частного хозяйства, дома или квартиры производятся готовые теплообменники с постоянными характеристиками.

Применение пластинчатого теплообменника для ГВС

Нагрев воды от теплосети полностью обоснован с экономической точки зрения – в отличие от классических водонагревательных котлов, использующих газ или электроэнергию, устройство работает исключительно на отопительную систему. В результате конечная стоимость каждого литра горячей воды оказывается для домовладельца на порядок ниже.
Пластинчатый вариант для горячего водоснабжения использует тепловую энергию теплосети для нагрева обычной водопроводной воды. Нагреваясь от пластин устройства, горячая вода поступает к точкам водоразбора – кранам, смесителям, душевую в ванной комнате и пр.

Нагрев воды от теплосети полностью обоснован с экономической точки зрения – в отличие от классических водонагревательных котлов, использующих газ или электроэнергию, теплообменник работает исключительно на отопительную систему. В результате конечная стоимость каждого литра горячей воды оказывается для домовладельца на порядок ниже.

Пластинчатый теплообменник для горячего водоснабжения использует тепловую энергию теплосети для нагрева обычной водопроводной воды. Нагреваясь от пластин теплообменника, горячая вода поступает к точкам водоразбора – кранам, смесителям, душевую в ванной комнате и пр.

Важно учитывать, что вода-теплоноситель и нагреваемая вода никак не контактируют в теплообменнике: две среды разделены пластинами теплообменного аппарата, через которые осуществляется теплообмен.

Использовать воду из системы отопления в бытовых нуждах напрямую нельзя – это нерационально и зачастую даже вредно:

  • Процесс водоподготовки для котельного оборудования – достаточно сложная и дорогая процедура.
  • Для умягчения воды часто используются химические реагенты, которые негативно сказываются на здоровье.
  • В трубах отопления с годами скапливается колоссальный объем вредных отложений.

Однако использовать воду отопительной системы косвенно никто не запрещал – теплообменник ГВС обладает достаточно высоким КПД и полностью обеспечит вашу потребность в горячей воде.

Выбор теплообменника для котла

Теплообменники для котлов — важный элемент отопительной системы. Они устанавливаются вовнутрь камер сгорания, где исходящий поток тепловой энергии нагревает теплоноситель. От того, насколько правильно выбран теплообменник, зависит качество работы котла, комфорт пребывания в обогреваемых помещениях и срок службы дорогостоящего оборудования.

В каталоге Прайм Энерго можно ознакомиться с продукцией известных брендов. Консультанты подскажут, сколько стоит теплообменник на газовый котел (стоимость зависит от бренда, материала и конструктивных особенностей), а также дадут рекомендации по выбору.

По назначению теплообменники делят на испарительные, нагревательные, охлаждающие и конденсирующие. Для производства используется чугун, сталь, медь и нержавейка (материал оборудования), алюминиевые сплавы (материал котла). С учетом способов передачи тепла различают первичный теплообменник и вторичный, а также битермический (совмещенный). В каждом случае есть преимущества и недостатки, о которых следует знать заранее.

Особенности подключения к системе горячего водоснабжения

Если для сушилки полотенец используется отдельный отвод (последовательное подключение к системе горячего водоснабжения), а вода из него выводится через источники внутри квартиры, то установка полотенцесушителя на горячую воду проводится без дополнительных работ. Но при таком подключении сушки для полотенец снижается температура горячей воды. Его обычно используют в небольших домах.

В каких случаях нужен теплообменник для систем отопления

Цены на сушилки разного типа в магазине

Чаще устройство подключается к водопроводу, заменяя часть стояка, такое можно увидеть в ванной в панельном доме. При установке полотенцесушителя на стояк горячего водоснабжения необходима дополнительная страховка в виде байпаса.

Особенности теплообменника

Разберемся, для чего нужен теплообменник. В устройстве две различные среды делятся между собой тепловой энергией. Горячая вода в одной емкости отдает свою температуру холодной жидкости, которая движется в другом резервуаре. А самым простым примером выступает система из двух стальных труб разного диаметра.

По меньшей двигается холодная вода. А небольшой участок этой трубы помещен в другую, большего диаметра. В последней находится горячая вода. И уже через короткое время температуры обеих жидкостей сравниваются.

Чтобы процесс протекал устойчиво и постоянно, воду заставляют двигаться (циркулировать). А придание потокам определенных скоростей позволяет свести к минимуму все потери тепла. Причем для нагрева сразу двух систем используется лишь один источник энергии.

Такое обустройство значительно повышает автономность жилища. А исключение из работы лишнего оборудования позволяет меньше зависеть от сетевых ресурсов. Тем самым снижая расходы в доме на энергоносители.

Теплообменник из нержавейки

Теплообменник из нержавейки Источник s-ip.com.ua

На работоспособность всей системы влияет:

  • Модель устройства (конструкция).
  • Температурный режим.
  • Состояние системы.

Последний пункт относится к величине потерь тепла. За это отвечает поверхность труб, по которым двигается жидкость. Если на стенках образовалась накипь, то теплоотдача системы значительно понижается. На последнюю влияют и другие факторы, вплоть до простых жировых отложений.

В борьбе с потерями на первое место выступает профилактика засоров и загрязнений. Теплообменник для отопления оборудуется фильтрами, которые отсеивают посторонние частицы и взвесь. Также через определенные промежутки времени устройство должно проходить полную очистку от накипи и других отложений. Для этого его разбирают и промывают при помощи специальных средств.

uslugi.png

Подключение пластинчатых теплообменников

Классическая схема подключения пластинчатых теплообменников имеет патрубки входа и выхода теплоносителей на передней плите. В большинстве случаев входы и выходы расположены таким образом, чтобы обеспечить противоток теплообменных сред. Работа пластинчатого теплообменника с противотоком рабочих сред показана на видео:

Существуют конструкции пластинчатых теплообменников, в которых патрубки входа и выхода теплоносителей расположены как на передней, так и на задней плите:

Присоединение к входам и выходам рабочих сред осуществляется с помощью фланцевых соединений, соединений под сварку (стальная труба) или резьбового соединения. Возможно также отсутствие какого-либо патрубка на входе или выходе теплоносителя. В таком случае вокруг отверстия на плите выполняются отверстия с внутренней резьбой под шпильки, с помощью которых можно подсоединить трубопровод с теплоносителем с применением термостойкого резинового или каучукового уплотнения.

Пример жидкостного теплообменника

Жидкостный теплообменник сделал участник нашего портала с ником СТАСНН для своего энергоэффективного дома. За год его каркасный дом потребляет менее 33 кВт*часов на кв. м. в год.

Система отопления сделана на основе электрических низкотемпературных конвекторов общей мощностью 3.5 кВт на весь дом. В доме установлена система приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором и жидкостным грунтовым теплообменником подогрева уличного воздуха перед рекуператором.

На горячее водоснабжение установлены вакуумные солнечные коллекторы.

СТАСНН

Я не представляю, сколько люди платят за отопление электричеством в доме с обычным утеплением и с более высокими тарифами. Ужас.

Согласно наблюдениям домовладельца, грунтовый теплообменник в разы увеличивает эффективность рекуперации воздуха и плюс поставляет в дом дополнительное тепло. В этом теплообменнике в качестве теплоносителя используется пропиленгликоль.

Изготовление теплообменника

Конструктивно теплообменники для горячей воды могут быть двух видов: внешние и внутренние. К первым относятся подкова и змеевик. Подкова очень легка в исполнении, но не отличается высокой мощностью: для ее изготовления нужно просто сварить две чугунные или стальные трубы – в результате вы получите агрегат с маленькой площадью контакта носителей и, следовательно, с низкой мощностью нагрева поступающей холодной воды.

Более удачным вариантом внешнего теплообменника будет змеевик – он изготавливается посредством сварки нескольких труб: чем больше труб вы используете, тем мощнее будет агрегат.

Внутренний теплообменник представляет собой бак, в который помещается трубка, нагревающая поступающую в нее воду. Чтобы смастерить такой прибор своими руками, вам понадобится:

  • стальной бак для воды;
  • стальная или чугунная трубка;
  • анод;
  • регулятор мощности.

Изготовление теплообменника не займет много времени: скрутите трубку в спираль, закрепите ее на стенках бака, а затем сделайте в емкости два выхода: нижний – для холодной воды, верхний – для горячей.


Наружный теплообменник

Как использовать теплообменники для получения ГВС от отопления

Есть несколько возможностей нагревать воду для бытовых нужд при помощи теплообменника и отопления:

  • Нагрев проточной воды. Недостаток — ограниченные возможности по расходу горячей воды, отсутствие запаса, сложность реализации поддержания стабильной температуры (надо организовывать узел подмеса или ставить контроллер). Достоинства — требуется мало места, малое количество компонентов.
  • Нагрев воды в какой-то емкости. Теплообменник для горячей воды от отопления опускается в какую-то емкость, заполненную водой. По сути, это уже бойлер косвенного нагрева. Но в нем установлен теплообменник и подключается он к ГВС. Но речь сейчас не о них, так что не в этой статье.

    Самый элементарный теплообменник - труба, по которой бежит теплоносительСамый элементарный теплообменник — труба, по которой бежит теплоноситель

Двухступенчатая смешанная схема

Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий.

1 – Пластинчатый теплообменник (1 ступень) 9 – Краны
2 – Пластинчатый теплообменник (2 ступень) 10 – Обратный клапан
3 – Клапан регулирующий с эл/приводом 11 – Реле перепада давления
4 – Погружной датчик температуры 12 – Дренажный насос
5 – Контроллер 13 – Манометр
6 – Насос ХВС (холодного водоснабжения) 14 – Термометр
7 – Насос циркуляции ГВС (горячего водоснабжения) 15 – Расходомер
8 – Фильтры

Условные обозначения на чертеже полностью совпадают с условными обозначениями на параллельной схеме.

Преимущества: тепло обратной воды расходуется на подогрев входного потока, что позволяет экономить до 40% теплоносителя.

Недостаток: дороговизна, обусловленная подключением двух теплообменников для приготовления горячей воды.

В сравнении с вышерассмотренной схемой, способствует снижению расхода теплоносителя (примерно на 20-40%), но имеет и ряд недостатков:

  • нуждается в профессиональном и очень точном подборе оборудования;
  • для реализации потребуются сразу 2 теплообменных аппарата, что увеличит бюджет;
  • при таком подключении ГВС и отопительная система сильно влияют друг на друга.

Требования к прокладкам

Для обеспечения полной герметичности профильных каналов и предотвращения утечки рабочих сред, уплотнительные прокладки должны обладать необходимой термостойкостью и достаточной устойчивостью к воздействиям агрессивной рабочей среды.

В современных пластинчатых теплообменниках применяются следующие виды прокладок:

  • этиленпропиленовые (EPDM). Применяются при работе с горячей водой и паром в температурном диапазоне от -35 до +1600С, непригодны для жирных и масляных сред;
  • NITRIL прокладки (NBR) используются для работы с маслянистыми рабочими средами, температура которых не превышает 1350С;
  • VITOR прокладки рассчитаны на работу с агрессивными рабочими средами при температуре не более 1800С.

Рекомендуем: Устройство циркуляционного насоса для отопления: как устроен, работает в системе, принцип работы, где должен работать, конструкция
На графиках представлена зависимость срока службы уплотнений от условий эксплуатации:

Что касается крепления уплотнительных прокладок, существует два способа:

  • на клей;
  • с помощью клипсы.

Первый способ из-за трудоемкости и длительности укладки применяется редко, кроме того, при использовании клея значительно усложняется техническое обслуживание агрегата и замена уплотнений.

Клипсовый замок обеспечивает быстрый монтаж пластин и простоту замены вышедших из строя уплотнений.

Типы теплообменников для систем ГВС

Среди множества типов различных агрегатов бытовых условиях используются только два – пластинчатые и кожухотрубные. Последние практически исчезли с рынка вследствие больших габаритов и низкого КПД.

Пластинчатый ГВС представляет собой ряд гофрированных пластин на жесткой станине. Все пластины идентичны по размерам и конструкции, но следуют в зеркальном отражении друг к другу и разделяются специальными прокладками – резиновыми и стальными. В результате строгого чередования между парными пластинами образуются полости, которые заполняются теплоносителем или нагреваемой жидкостью – смешение сред полностью исключено.

Чем выше количество или размер пластин в устройстве – тем больше площадь полезного теплообмена и выше производительность. У многих моделей на направляющей балке между станиной и запорной (крайней) плитой остается достаточно пространства, чтобы установить несколько плит аналогичного типоразмера. В этом случае дополнительные плиты всегда устанавливаются парами, иначе потребуется менять направление «вход-выход» на запорной плите.

Все пластинчатые устройства можно разделить на:

Предлагаем ознакомиться: Банные печи с баком для воды

  • Разборные (состоят из отдельных плит)
  • Паяные (герметичный корпус, не разборные)

Преимущество разборных агрегатов заключается в возможности их доработки (добавление или удаление пластин) – в паяных моделях эта функция не предусмотрена. В регионах с низким качеством водопроводной воды такие экземпляры можно разбирать и очищать от мусора и отложений вручную.

Среди множества типов различных теплообменников в бытовых условиях используются только два – пластинчатые и кожухотрубные. Последние практически исчезли с рынка вследствие больших габаритов и низкого КПД.

Пластинчатый теплообменник ГВС представляет собой ряд гофрированных пластин на жесткой станине. Все пластины идентичны по размерам и конструкции, но следуют в зеркальном отражении друг к другу и разделяются специальными прокладками – резиновыми и стальными. В результате строгого чередования между парными пластинами образуются полости, которые заполняются теплоносителем или нагреваемой жидкостью – смешение сред полностью исключено.

Чем выше количество или размер пластин в теплообменнике – тем больше площадь полезного теплообмена и выше производительность теплообменника. У многих моделей на направляющей балке между станиной и запорной (крайней) плитой остается достаточно пространства, чтобы установить несколько плит аналогичного типоразмера. В этом случае дополнительные плиты всегда устанавливаются парами, иначе потребуется менять направление «вход-выход» на запорной плите.

Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС

Все пластинчатые теплообменники можно разделить на:

  • Разборные (состоят из отдельных плит)
  • Паяные (герметичный корпус, не разборные)

Преимущество разборных теплообменников заключается в возможности их доработки (добавление или удаление пластин) – в паяных моделях эта функция не предусмотрена. В регионах с низким качеством водопроводной воды такие теплообменники можно разбирать и очищать от мусора и отложений вручную.

Более высокой популярностью пользуются паяные пластинчатые теплообменники – из-за отсутствия зажимной конструкции они имеют более компактные размеры, чем разборная модель аналогичной производительности. производит подбор и продажу паяных пластинчатых теплообменников ведущих мировых брендов – Alfa Laval, SWEP, Danfoss, ONDA, KAORI, GEA, WTT, Kelvion (Кельвион Машимпэкс), Ридан. У нас вы можете купить теплообменник ГВС любой производительности для частного дома и квартиры.

  • Небольшие габариты и вес
  • Более строгий контроль качества
  • Продолжительный срок службы
  • Устойчивость к высоким давлениям и температурам

Очистка паяных теплообменников выполняется безразборным методом. Если по истечении определенного периода эксплуатации начали снижаться теплотехнические характеристики, то в аппарат на несколько часов заливается раствор реагента, удаляющего все отложения. Перерыв в работе оборудования составит не более 2-3 часов.

Правила выбора


Виды теплоносителей, используемых для систем отопления

В список основных критериев, на которые необходимо обращать внимание при выборе, входит:

  • тип и качество применяемого теплового носителя;
  • простота разборки и сборки;
  • тип передачи тепла;
  • возможность наращивать объем мощности в процессе эксплуатации.

Пластинчатые обменники чаще используют для систем охлаждения и подогрева холодильников и бассейнов, спиральные применяют в различных сферах промышленности, горизонтальные лучше подходят в качестве устройств подогрева.

Советы

Главной проблемой, с которой сталкивается человек в ходе эксплуатации теплообменника, является накипь. Она выступает в роли теплоизоляционного слоя, который увеличивает время, требуемое для нагрева воды, как следствие – возрастает расход электроэнергии. Производители для снижения риска образования накипи стараются использовать в своих системах специальные трубки, которые проходят определенную полировку, а также изготавливаются из материалов, устойчивых к ее образованию.

Современные технологии позволяют бороться с накипью при помощи магнитного воздействия на воду. Чтобы сделать правильный выбор теплообменника для горячего водоснабжения от отопления стоит учесть строение и тип имеющейся системы отопления, ее параметры и величину потребления воды.

Более подробно о теплообменниках вы можете узнать из видео.

Метки: вода, подача, теплообменник

« Предыдущая запись

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...