вторник, 14 июня 2011 г.

Теплообменники

Теплообменник выполняет основные процессы в отопительном оборудовании. Именно это устройство определяет конструкцию и назначение котла. Этот важный узел служит для передачи тепла от нагретого (жидкого или газообразного) теплоносителя к более холодному. С помощью теплообменника происходит передача тепловой энергии от сгораемых газов к теплоносителю и от теплоносителя к санитарной воде.


Теплообменники в напольных котлах

Для изготовления теплообменника напольного отопительного котла производители используют в основном два материала – чугун и сталь. Гораздо реже и только некоторые фирмы выпускают напольные отопительные котлы с теплообменником из меди.

В настенных же котлах, напротив, теплообменник выполняется в основном из электролитической меди и иногда для улучшения жаростойкости покрывается специальным составом из алюминия и силикона.

Существуют разные мнения о том, какой материал лучше. Тем не менее, у каждого материала свои преимущества и недостатки.

Чугунный теплообменник отопительного котла, самый долговечный и надежный. Он практически не подвержен коррозии и крайне редко прогорает, так как его обычно изготавливают более толстым. Однако, система отопления с таким котлом требует к себе более аккуратного обращения.

Связано это с тем, что чугунный теплообменник очень хрупок. Даже, казалось бы, незначительный удар, например при транспортировке, может привести к образованию трещин. Именно поэтому, в дорогих моделях отопительных котлов теплообменники изготавливаются из специальных марок серого чугуна, часто являющихся ноу-хау производителя, который обладает повышенной пластичностью, большой однородностью структуры и высокой сопротивляемостью коррозии. Теплообменники таких отопительных котлов служат 50 лет и более.

Чугунный теплообменник отопительного котла так же может треснуть, если в неостывший теплообменник попадёт холодная вода, например при подпитке системы отопления водопроводной водой. К тому же, частая подпитка водой с высокой жёсткостью может привести к тому, что внутри котла образуется накипь, которая приводит к локальному перегреву участков теплообменника и появлению микротрещин и в конечном счете - выходу из строя отопительного котла.

Ну и еще, отопительные котлы с чугунными теплообменниками обладают самой большой тепловой инерционностью. В каких то случаях - это плюс. Например, при эксплуатации твердотопливного отопительного котла с чугунным теплообменником - из-за своей массы он ещё долго будет оставаться горячим, продолжая греть теплоноситель и помещение после выгорания порции топлива. Ну а в случаях с газовым отопительным котлом, оборудованным погодозависимой автоматикой - это минус, так как он не сможет оперативно изменить температуру теплоносителя даже если автоматика уже изменила мощность на горелке.

Стальной теплообменник отопительного котла – это меньший вес и почти всегда меньшая стоимость. Стальные теплообменники не боятся ударов и деформаций (конечно в разумных пределах). В тоже время, они быстрее прогорают и при неправильной эксплуатации в более высокой степени подвержены коррозии, которую вызывает конденсат, образующийся при понижении температуры внутри котла ниже «точки росы».

Однако, создать нормальные условия эксплуатации стального котла не очень сложно. В этом случае, решающую роль при эксплуатацииииии отопительного котла с теплообменником из стали играет соблюдение рекомендации производителя. Важно, чтобы температура в котле не падала ниже температуры "точки росы". Иногда даже некоторые производители отопительных котлов со стальным теплообменником ограничивают минимальную температуру подачи – не менее 60°С.

В дорогих моделях отопительных котлов для увеличения эксплуатационного ресурса используются легированные и нержавеющие стали, применяются специальные технологии, предотвращающие образование конденсата. Такие котлы вполне успешно конкурируют с чугунными.

Медные теплообменники также применяются для увеличения срока службы отопительного котла. Однако, в связи с высокой стоимостью электролитической меди, такие теплообменники применяются в основном в настенных отопительных котлах и в редких случаях, в напольных - мощностью не более 40 кВт.

Теплообменники в навесных котлах

Теплообменники, используемые в навесных настенных котлах, по принципу теплопередачи можно классифицировать так:

первичные, в которых теплопередача происходит от газа к жидкости;
вторичные, в которых тепло передается от жидкости (теплоноситель) к жидкости (контур ГВС);
совмещенные (битермические), в которых происходит двойной теплообмен от газа к теплоносителю и от теплоносителя к санитарной воде.

Первичный теплообменник представляет собой медную трубу, изогнутую в форме змеевика в одной плоскости, на которой находятся медные пластины. Поверхность первичного теплообменника покрыта защитным слоем для защиты от коррозии. В зависимости от длины трубы и количества ребер определяется его мощность. По конструкции первичные теплообменники одинаковы, но отличаются мощностью, габаритными размерами и способом подключения труб. На процесс теплообмена существенно влияют загрязнение пластин теплообменника грязью и копотью, а также отложение солей жесткости и грязи внутри теплообменника.

Отложение солей жесткости и грязи внутри теплообменника существенно снижают теплообмен из-за уменьшения теплопроводности стенок теплообменника и нарушения циркуляции теплоносителя. Поэтому в регламентных сервисных работах сервисного обслуживания обязательна проверка состояния пластин и стенок теплообменника. По этой же причине обязательным условием при введении в эксплуатацию котла является наличие фильтра в системе отопления.

Вторичные теплообменники (либо теплообменники ГВС) — соединенные между собой пластины из тонкой нержавеющей стали. Они установлены в котлах Micra 2 (Hermann), Major kW, Mini kW, (Immergas), Linea (Bongioanni). Благодаря большой площади теплообмена и высокой теплопроводности пластин обеспечивается необходимый теплообмен, даже несмотря на высокую скорость потока теплоносителя. Из-за скорости потока вторичный теплообменник не подвержен рискам отложения солей жесткости на своих стенках. К конструктивным особенностям пластинчатых теплообменников ГВС можно отнести направление потоков теплоносителя и холодной воды, которые, как правило, направлены навстречу друг другу. Мощность пластинчатого теплообменника зависит от количества пластин, спаянных между собой. Чем больше пластин, тем больше площадь теплообмена и тем выше мощность. 

Битермические теплообменники совмещают в себе два контура: отопления и горячего водоснабжения. Они установлены в котлах Hermann Habitat 2 (Hermann), Immergas Star kW (Immergas) и Linea Isy (Bongioanni).

Конструктивно битермический теплообменник представляет собой коаксиальную трубу (трубу в трубе), на поверхности которой напаяны медные пластины — ребра теплообменника. Внутренняя труба теплообменника предназначена для санитарной воды ГВС, а наружная — для теплоносителя системы отопления.

Во время работы в режиме отопления тепло от сгораемых газов передается непосредственно теплоносителю. Когда котел работает в режиме ГВС, тепло сгораемых газов передается теплоносителю, а затем контуру ГВС; при этом циркуляция в контуре отопления должна быть остановлена.

Применение битермического теплообменника в котле устраняет необходимость в дополнительных гидравлических узлах: трехходовом клапане и вторичном теплообменнике. Это снижает стоимость котла и повышает надежность его работы. Недостатком этого теплообменника является то, что теплопередача в режиме работы горячего водоснабжения ограничена. Соответственно, количество приготовляемой горячей воды ниже, чем в котлах с двумя теплообменниками. Кроме того, не рекомендуется использовать котлы с битермическими теплообменниками в тех районах, где вода содержит повышенное количество солей жесткости. Это обусловлено тем, что из-за большого перепада температур в контурах отопления и ГВС процесс отложения солей происходит более интенсивно.

В заключение скажем несколько слов о теплообменниках с повышенной емкостью. Они установлены в котлах VIP-класса, например, Eura (Hermann). По конструкции они представляют собой бойлер емкостью на 6–8 л, внутри которого практически по всему объему расположен медный змеевик. Указанные теплообменники еще называют мини-бойлерами. Через стенки мини-бойлера проходит контур ГВС, а по змеевику — контур теплоносителя.

Преимущества данного теплообменника в том, что благодаря большому объему теплоносителя в теплообменнике во время изменения температуры и скорости потока воды ГВС сглаживаются пульсации температуры воды на выходе котла. Другими словами, на выходе из котла всегда обеспечивается горячая вода стабильной температуры независимо от скачков температуры воды на входе и изменения напора воды. Кроме того, теплообменник с повышенной емкостью позволяет использовать функцию «быстрого старта», что обеспечивает горячую воду заданной температуры сразу после включения крана.

Таковы основные виды теплообменников, которые применяются в газовом отопительном оборудовании. Надеемся, что этот короткий экскурс вместе с опубликованными в предыдущих выпусках журнала статьях (о газовом и трехходовом клапанах, датчиках) поможет больше узнать об особенностях конструкции газовых котлов.


По материалам http://warmhome.land.ruhttp://www.vodaiteplo.com
(Теплообменники в навесных котлах - Андрей Сангурский, инженер координационного отдела ЧП «Компания «Водная Техника» (Украина)

Комментариев нет:

Отправить комментарий