Теплообмінник для опалення виступає найважливішою складовою будь-якого котла. Від його працездатності залежить «життя» обігрівального агрегату. Давайте розглянемо, який теплообмінник для системи опалення дозволить забезпечити ефективне функціонування котла і продовжити термін його служби.
Що являють собою агрегати даної категорії?
Пластинчастий теплообмінник для опалення – технічно складна система, з допомогою якої відбувається передача енергії між гарячим і холодним теплоносієм. На практиці для цього застосовуються рідини і пари, рідше – гази, тверді основи.
Іншими словами, теплообмінник для системи опалення – це пристрій, що не має власного джерела тепла, а його функціональність забезпечується енергією, що надходить від централізованої системи обігріву. Тобто котел або грубка не відносяться до агрегатів даної категорії за визначенням. Однак лежанку або щит, що відображають тепло димових газів від пічки, можна вважати прикладами теплообмінника, так як від них відбувається нагрівання повітря в приміщенні.
Ефективність передачі енергії тут залежить від наступного:
- Температурних відмінностей між середовищами (наявність суттєвої різниці викликає більш значну передачу енергії).
- Площі зіткненні окремих середовищ з теплообмінником.
- Показників теплопровідності матеріалів виготовлення конструкції.
По суті, теплообмінник для гарячої води від опалення може бути представлений будь трубою, яка використовується для передачі тієї чи іншої робочої середовища, що має температуру, відмінну від показників навколишнього простору.
Типи
Одним з визначальних критеріїв при виборі теплообмінника певного плану виступає не тільки характер теплоносія, але також його якості. Якщо у вигляді робочої середовища передбачається використання зм’якшеної або хімічно очищеної води, перевагу краще віддавати пластинчастим конструкцій паяного типу. Те ж стосується застосування теплоносіїв, які не залишають після себе жодних відкладень на стінках конструкції, наприклад спирт, фреон або етиленгліколь.
Коли розмова заходить про масштабні теплових пунктах, таких як котельні, тут найчастіше можна побачити теплообмінник для гарячої води від опалення розбірного типу. Застосування подібних рішень можна пояснити наявністю низькоякісної робочого середовища, що використовується в централізованих мережах обігріву.
Простота конструкції розбірних пластинчастих агрегатів сприяє їх зручному обслуговування, зокрема швидкої розбиранні при необхідності видалення накипу з внутрішніх каналів. При цьому заміна деталей такого теплообмінника, будь то фланці або засувки, під силу навіть початківцям майстрам.
Згідно способом передачі енергії, варто виділити змішувальний і поверхневий теплообмінник для опалення. Перший функціонує згідно з принципом поширення енергії при безпосередньому контакті між окремими носіями тепла. Другий тип передає енергію через пластини без безпосереднього контакту робочих середовищ.
Якщо необхідно використовувати теплообмінник для опалення в якості елемента для підігріву води в басейні або як охолоджувач у промислових установках, застосовувати в цих цілях рекомендується паяні пластинчасті та агрегати. Подібні конструкції дозволяють швидко досягати найбільш ефективного теплообміну між двома рідинами.
Матеріали
Теплообмінник для системи опалення може бути виготовлений із сталевих або чавунних пластин, з’єднаних методом пайки мідних або нікелевим припоєм. Конструкції, паяні міддю, поширені в централізованих системах обігріву. У той же час системи, елементи яких з’єднані з використанням нікелю, застосовуються в основному для забезпечення потреб промислових сфер і при необхідності роботи з хімічно агресивними середовищами.
Чавун
Віддаючи перевагу чавунних теплообмінників варто звернути увагу на кілька моментів:
- Досить значну вагу, що обов’язково слід враховувати при розробці проекту з облаштування котельні. Що стосується впровадження подібних конструкцій в систему обігріву приватного будинку, то останні повинні відрізнятися малим об’ємом секцій, мінімальною кількістю димових каналів, які застосовуються для переміщення продуктів згоряння.
- Чавунні агрегати відрізняються можливістю секційної транспортування в розібраному вигляді, що стає зручним при монтажі і подальшому обслуговуванні.
- Незважаючи на важкість, матеріал досить крихкий. Тому при перевезенні та встановлення варто уникати механічних впливів на елементи конструкції. Ще одна небезпека – термічний шок. При різкому приміщенні не остиглий агрегат значного обсягу холодної робочої середовища, стінки теплообмінника можуть дати тріщину.
- Чавун піддається як вологої, так і сухої корозії. Перша утворюється в результаті впливу на матеріал кислотного конденсату. Друга повільно покриває поверхні конструкції у вигляді плівки з іржі по мірі експлуатації. Оскільки теплообмінники для опалення приватного будинку з чавуну мають товстими стінками, зазначені процеси можуть розтягнутися на довгі роки.
- Подібні системи довго нагріваються, але вкрай повільно остигають, що значно знижує витрату палива і підвищує ефективність обігріву приміщень.
Сталь
Наявність сталевого «серця» не призводить до істотного обважнення системи. Тому водяний теплообмінник для опалення, виготовлений з цього матеріалу, часто застосовують для обслуговування великих площ.
Що стосується зручності монтажу сталевої конструкції, остаточна збірка, на відміну від чавунних агрегатів, відбувається в заводських умовах. Цілісний моноблок досить складно занести в тісне приміщення. До того ж заводська збірка дещо ускладнює ремонт і обслуговування системи.
Встановлений сталевий теплообмінник в піч для опалення, який отримав серйозні пошкодження, практично неможливо повернути назад до життя в домашніх умовах. Доводиться або вдаватися до повного демонтажу системи і відправку на ремонт в промисловий цех, або позбавлятися від конструкції, виконуючи її заміну.
У той же час водяний теплообмінник для опалення зі сталі не боїться ні термічного шоку, ні суттєвих механічних навантажень. Матеріал відрізняється високим показником еластичності і тому відмінно справляється з різкими температурними перепадами. Однак при тривалому впливі сильного холоду або тепла на зварних швах можуть утворюватися дрібні тріщини.
Якщо говорити про здатність протистояти корозії, сталевий теплообмінник схильний лише електрохімічним впливів. Особливо швидко при тривалому контакті з агресивними середовищами іржею роз’їдаються тонкі стінки. При цьому термін служби системи може планомірно знижуватися на час від 5 до 15 років. Виходячи їх цього, виробники нерідко покривають внутрішні стінки сталевих теплообмінників чавуном.
Системи з даного матеріалу практично моментально розігріваються і так само швидко остигають. Незважаючи на очевидну зручність при необхідності швидкого опалення приміщень, тощо властивість має зворотний, негативний бік. Так, ефект втоми металу на окремих ділянках конструкції може призводити до появи дрібних пошкоджень.
Як зробити розрахунок теплообмінника?
Виконання самостійних розрахунків виступає одним з найбільш поширених питань від споживачів. Насправді, впоратися із завданням надзвичайно складно, оскільки виробники теплообмінників намагаються приховувати секрети власних розробок від сторонніх, в тому числі від користувачів.
З вищевказаної причини стає складно з’ясувати реальний витрата енергії при передачі тепла. Якщо даний показник буде свідомо низьким, відповідно, ККД теплообмінника виявиться недостатнім для задоволення існуючих потреб.
Щоб збільшити продуктивність системи, нерідко доводиться встановлювати об’ємні агрегати. Втім, щоб зменшити кількість використовуваних пластин теплообмінника, досить скористатися спеціальною розрахунковою програмою, яка є у кожного серйозного виробника опалювальної техніки.
Теплообмінники для опалення своїми руками
Як власноруч виготовити ефективну конструкцію, яка буде справлятися з функціями теплообміну? Для цього достатньо повернутися до визначення, яке характерно для пристроїв даної категорії. Виходить, що для складання простого теплообмінника достатньо взяти металеву трубу певної довжини, згорнути її в кільце і помістити в ємність, заповнену водою.
Завдяки виведенню назовні виходу і входу труби, можна отримати функціональну конструкцію, яка буде або нагрівати або охолоджувати робочу рідину, в залежності від існуючої потреби.
Теплообмінник «водяна сорочка»
Крім системи у вигляді змійовика, можна власноруч виготовити теплообмінник, відомий як «водяна сорочка». Функціонують подібні системи на основі принципу розподілу енергії між кількома герметичними ємностями, вкладеними один в одного.
Теплообмін за даним принципом успішно застосовується в малогабаритних котли на твердому паливі. Незважаючи на загальну простоту конструкції, недоліком таких систем виступає наявність порівняно невисокого експлуатаційного тиску, на який розраховані ці агрегати. До того ж виготовленням теплообмінників, що функціонують за принципом «водяний сорочки», повинен займатися досвідчений зварник. Сконструювати і зібрати таку систему з підручних матеріалів, не маючи відповідних навичок, досить проблематично.
Теплообмінник «трубна дошка»
Напевно, найбільш складним з усіх варіантів, доступних для самостійного виготовлення, виступає система, яку називають «трубна дошка». Дане визначення закріпилося за саморобними теплообмінниками, що містять грунтовне кількість вальцювальних трубних з’єднань.
Подібні агрегати представлені у вигляді трьох герметичних ємностей. Дві з них розміщуються на протилежних краях конструкції і з’єднуються металевими провідниками робочого середовища, що развальцовываются в торцях таких судин. Теплообмін виконується в третій – середній – частини завдяки переміщенню рідкої робочого середовища між ємностями по трубах.
У пошуку альтернативних рішень
Якщо немає можливостей для самостійної збірки теплообмінника вищевказаними способами, можна спробувати відшукати матеріали для виготовлення майбутньої системи у власній коморі або на звалищі. Наприклад, відмінним рішенням для створення пристрою у вигляді змійовика стане старий полотенцесушитель. Підійде також будь-побутової радіатор, який не має протікання.
Що стосується застосування радіаторів з автомобільних грубок, по суті, їх можна відразу ж використовувати в якості обігрівального елемента, об’єднавши окремі агрегати перехідниками для збільшення площі обміну тепловою енергією.
Ефективне пристрій можна створити на основі старої водогрійної колонки. У даному випадку навіть не доведеться практично нічого переробляти.
У підсумку
Як видно, принцип функціонування теплообмінників скрізь приблизно однаковий. В залежності від умов експлуатації такі агрегати можуть працювати як на нагрівання, так і на охолодження робочого середовища: газу, рідини або твердої речовини.
При виборі заводського рішення багато що залежить від завдань, які покладені на теплообмінник, а у разі самостійного складання – від інженерної фантазії майстра.
