Подключение теплообменника к системе отопления
Подключение теплообменника, схема подключения теплообменника
Подключение теплообменника может осуществляться по трем различным схемам: параллельной, двухступенчатой смешанной и последовательной. Конкретный способ подсоединения должен выбираться с учетом максимальных потоков теплоты на ГВС (Qh max) и отопление (Qo max).
Если - выбирается параллельная схема.
При - двухступенчатая схема.
На настоящий момент схема подключения пластинчатого теплообменного аппарата регламентируется правилами СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»
Теперь рассмотрим все 3 способа инсталляции более детально.
Принципиальная схема независимая одноступенчатая параллельная ГВС
|
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
Получить консультацию
Проконсультируем по задаче
Подскажем где взять данные
Поможем с подбором
Скажем цену по маркировке
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.
Двухступенчатая смешанная схема
Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий.
|
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.
Двухступенчатая последовательная схема
Принцип действия такой системы: разветвление входящего потока на два, один из которых проходит через регулятор расхода, а второй – через подогреватель. Затем оба потока смешиваются и поступают в отопительную систему.
|
Преимущество: в сравнении со смешанной схемой, такое подключение теплообменника дает возможность более эффективно расходовать теплоноситель и выровнять суточную тепловую нагрузку на сеть (идеально для установки в сетях с множественными абонентскими вводами).
Экономия на теплоносителе достигает 60%, в сравнении с параллельной схемой, и 25% - со смешанной.
Недостаток: нельзя полностью автоматизировать тепловой пункт.
Позволяет снизить расход теплоносителя на 60% в сравнении с параллельным подсоединением и на 25% - со смешанным. Несмотря на это, ее применяют крайне редко. А причина этому:
- сильное взаимное влияние ГВС и отопления;
- возможность перегревов воды в отопительной сети, что снижает ее эксплуатационный срок службы;
- для реализации потребуются еще более высокоточные и сложные расчеты, чем при подключении по смешанной схеме;
- сложность, а иногда и невозможность автоматизации процессов.
Пластинчатый теплообменник ГВС: схема обвязки и расчет
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.
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.
Пластинчатые теплообменники области применения
Пластинчатые теплообменники применяются в системе отопления дома, горячего водоснабжения, в системах кондиционирования в больших коттеджах, школах, садах, бассейнах, в целых микрорайонах, а также в системе отопления домов сельской местности. Широкое применение пластинчатые теплообменники нашли в пищевой промышленности.
Теплообменники для отопления имеют ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с остальными устройствами, используемыми для создания подходящего микроклимата.
Подобные отопительные приборы обладают рядом преимуществ над другими видами.
Положительные качества
Среди основных положительных качеств устройства, обеспечивающего отопление, можно отметить следующие:
- высокий уровень компактности;
- пластинчатые теплообменники имеют высокий коэффициент теплопередачи;
- коэффициент тепловых потерь максимально низкий;
- потери давления находятся на минимальном уровне;
- выполнение монтажно-наладочных, ремонтных и изоляционных работ требует низких финансовых затрат;
- при возможном засорении это устройство может быть разобрано, очищено и собрано обратно всего двумя рабочими уже через 4-6 часов;
- имеется возможность добавить мощность пластинам.
https://youtube.com/watch?v=pOTVV58Rj3U
Кроме того, благодаря своей простоте подключение теплообменника к системе отопления может быть осуществлено просто на полу в тепловом пункте или на обычной несущей конструкции блочного теплового пункта. Отдельно стоит отметить низкий уровень загрязняемости поверхности теплообменника, что вызвано высокой турбулентностью потока жидкости, а также благодаря качественной полировке используемых теплообменных пластин.
На сегодняшний срок эксплуатации уплотнительной прокладки у ведущих европейских производителей составляет не менее 10 лет. Срок же службы пластин составляет 20-25 лет. Стоимость замены уплотнительной прокладки может составлять 15-25% от общей стоимости всего агрегата.
Очень важно, что после проведения детального расчета конструкцию современного пластинчатого теплообменника можно изменить под необходимые и указанные в техническом задании характеристики (вариативность конструкции и изменяемость задачи). Абсолютно все пластинчатые теплообменники устойчивы к высокому уровню вибрации
У современных аппаратов системы отопления последствия возможных гидроударов сведены практически к нулю.
Из чего состоит современный теплообменник
Теплообменник современного типа состоит из нескольких частей, каждая из которых играет свою важную роль:
- неподвижной плиты, к которой присоединяются все подводимые патрубки;
- прижимной плиты;
- теплообменных пластин со вставленными прокладками уплотнительного типа;
- верхней и нижней направляющих;
- задней стойки;
- шпилек с резьбой.
На данном изображении представлен кожухотрубный теплообменник.
Благодаря такой уникальной конструкции теплообменник способен обеспечивать наиболее эффективную компоновку всей поверхности используемого теплообменника, что дает возможность создавать небольшой по габаритам аппарат отопления. Абсолютно все пластины в собранном пакете одинаковы, только часть из них развернута к другой под углом в 180 градусов. Именно поэтому во время необходимого стягивания всего пакета должны образовываться каналы. Именно через них во время процесса нагрева и протекает рабочая жидкость, принимающая участие в теплообмене. Благодаря такой компоновке элементов системы достигается правильное чередование каналов.
На сегодняшний день можно смело утверждать, что теплообменники пластинчатого типа из-за своих технических характеристик являются более популярными. Ключевой элемент любого современного теплообменника — это теплопередающие пластины, которые изготавливаются из стали, не подверженной коррозии, толщина пластин находится в диапазоне от 0,4 до 1 мм.
Для изготовления используется высокотехнологичный метод штамповки.
Во время работы пластины прижимаются друг к другу, образуя тем самым щелевые каналы. Лицевая сторона каждой из таких пластин имеет специальные канавки, куда специально устанавливается резиновая контурная прокладка, которая обеспечивает полную герметичность каналов. Всего имеется четыре отверстия, два из них необходимы для обеспечения подвода и отвода нагреваемой среды к каналу, а два другие отвечают за предотвращение случаев перемешивания греющей и нагреваемой сред. На случай прорыва одного из малых контуров пластинчатые теплообменники защищены дренажными пазами.
Если имеет место большая разница в расходе сред и совсем небольшое отличие в конечных температурах, то есть возможность многократно использовать теплообменный процесс, который будет происходить через петлеобразное направление потоков.
Принцип работы
У большинства моделей теплообменников (водоподогревателей) вода – пар принцип работы не отличается от базового принципа действия всех иных кожухотрубных теплообменников с двумя теплоносителями.
В упрощённом виде пароводяной теплообменник можно представить состоящим из горизонтального или вертикального цилиндрического кожуха с верхним и нижним патрубками, в который заключён пучок труб малого диаметра.
В кожух через верхний патрубок подаётся высокотемпературный перегретый пар, который конденсируется в процессе прохождения от контакта со стенками труб пучка; конденсат выходит из кожуха через нижний патрубок. Одновременно в трубный пучок подаётся вода, которая нагревается паром. Для увеличения поверхности теплообмена трубы трубного пучка могут выполняться с волнообразной накаткой (т.н. турбулизаторами).
Распределение воды в трубах пучка производится при помощи распределительной камеры (камер) на торце (торцах) кожуха. В случае, если трубы пучка имеют прямую форму – камер две, одна из которых, как и кожух, оснащена двумя патрубками – для ввода и вывода воды. Если трубы U-образные, необходимость во второй распределительной камере отсутствует.
Ввиду высокой тепловой нагрузки на элементы пароводяного теплообменника, в его конструкции используются компенсаторы температурных деформаций, в частности – плавающая головка распределительной камеры (для обменников с прямыми трубами).
U-образные трубы наделены аналогичной функцией.
Рисунок 1. Схема устройства двухходового пароводяного подогревателя с плавающей головкой.
У теплообменников с прямыми трубами ток воды в трубном пучке может быть организован по одно-, двух-, четырёхходовому (и более) принципу; количество ходов, как правило, указывается в маркировке.
Несколько отличается конструкция и принцип работы теплообменников вода – пар емкостного типа (см. ниже, п. 3, «Емкостные водоподогреватели»).
Двухступенчатая последовательная схема.
Сетевая вода разветвляется на два потока: один проходит через регулятор расхода РР, а второй через подогреватель второй ступени, затем эти потоки смешиваются и поступают в систему отопления.
При максимальной температуре обратной воды после отопления 70ºС
и средней нагрузке горячего водоснабжения водопроводная вода практически догревается до нормы в первой ступени, и вторая ступень полностью разгружается, т.
к. регулятор температуры РТ закрывает клапан на подогреватель, и вся сетевая вода поступает через регулятор расхода РР в систему отопления, и система отопления получает теплоты больше расчетного значения.
Если обратная вода имеет после системы отопления температуру 30-40ºС
, например, при плюсовой температуре наружного воздуха, то подогрева воды в первой ступени недостаточно, и она догревается во второй ступени. Другой особенностью схемы является принцип связанного регулирования. Сущность его состоит в настройке регулятора расхода на поддержание постоянного расхода сетевой воды на абонентский ввод в целом, независимо от нагрузки горячего водоснабжения и положения регулятора температуры. Если нагрузка на горячее водоснабжение возрастает, то регулятор температуры открывается и пропускает через подогреватель больше сетевой воды или всю сетевую воду, при этом уменьшается расход воды через регулятор расхода, в результате температура сетевой воды на входе в элеватор уменьшается, хотя расход теплоносителя остается постоянным.
Теплота, недоданная в период большой нагрузки горячего водоснабжения, компенсируется в периоды малой нагрузки, когда в элеватор поступает поток повышенной температуры. Снижение температуры воздуха в помещениях не происходит, т.к. используется теплоаккумулирующая способность ограждающих конструкций зданий. Это и называется связанным регулированием, которое служит для выравнивания суточной неравномерности нагрузки горячего водоснабжения. В летний период, когда отопление отключено, подогреватели включаются в работу последовательно с помощью специальной перемычки. Эта схема применяется в жилых, общественных и промышленных зданиях при соотношении нагрузок Выбор схемы зависит от графика центрального регулирования отпуска теплоты: повышенный или отопительный.
Преимуществом
последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной является выравнивание суточного графика тепловой нагрузки, лучшее использование теплоносителя, что приводит к уменьшению расхода воды в сети.
Возврат сетевой воды с низкой температурой улучшает эффект теплофикации, т.к. для подогрева воды можно использовать отборы пара пониженного давления. Сокращение расхода сетевой воды по этой схеме составляет (на тепловой пункт) 40% по сравнению с параллельной и 25% — по сравнению со смешанной.
Недостаток
– отсутствие возможности полного автоматического регулирования теплового пункта.
Схемы подключения теплообменников (7 фото)
Подробности Раздел: Теплоснабжение Категория: Тепловые пункты Создано 17.02.2015 18:33 Подключение теплообменника может осуществляться по трем различным схемам: параллельной, двухступенчатой смешанной и последовательной. Конкретный способ подсоединения должен выбираться с учетом максимальных потоков теплоты на ГВС (Qh max) и отопление (Qo max).
На настоящий момент схема подключения теплообменника регламентируется правилами СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»
Основные схемы подключения теплообменника:
Теперь рассмотрим все 3 способа инсталляции более детально.
Параллельное подключение с принудительной циркуляцией теплоносителя.
В данном случае необходима установка температурного регулятора, а условные обозначения расшифровываются следующим образом:
1 – пластинчатый теплообменник; 2 – температурный регулятор, в котором 2.1 – это клапан, а 2.2 – термостат; 3 – насос, подающий давление на теплоноситель; 4 – счетчик подогретой воды; 5 – манометр.
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.
Двухступенчатая смешанная схема.
Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий.
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.
Двухступенчатая последовательная схема.
Ее реализация подразумевает монтаж терморегулятора, а условные обозначения идентичны вышеуказанным.
Принцип действия такой системы: разветвление входящего потока на два, один из которых проходит через регулятор расхода, а второй – через подогреватель.
Затем оба потока смешиваются и поступают в отопительную систему.
Преимущество: в сравнении со смешанной схемой, такое подключение теплообменника дает возможность более эффективно расходовать теплоноситель и выровнять суточную тепловую нагрузку на сеть (идеально для установки в сетях с множественными абонентскими вводами). Экономия на теплоносителе достигает 60%, в сравнении с параллельной схемой, и 25% — со смешанной.
Недостаток: нельзя полностью автоматизировать тепловой пункт.
Позволяет снизить расход теплоносителя на 60% в сравнении с параллельным подсоединением и на 25% — со смешанным. Несмотря на это, ее применяют крайне редко. А причина этому:
- сильное взаимное влияние ГВС и отопления;
- возможность перегревов воды в отопительной сети, что снижает ее эксплуатационный срок службы;
- для реализации потребуются еще более высокоточные и сложные расчеты, чем при подключении по смешанной схеме;
- сложность, а иногда и невозможность автоматизации процессов.
Случайные материалы:
- Тепловые пункты: что это и их виды (5 фото) — 27/09/2014 14:50 — Прочитано 5646 раз
- Реле давления РД-2Р, РДД-2Р (5 фото) — 15/05/2015 12:54 — Прочитано 4717 раз
- Автоматизация теплового и гидравлического режима ИТП (7 фото) — 19/02/2015 17:02 — Прочитано 5268 раз
- Рамный тепловой пункт — 02/11/2017 09:30 — Прочитано 2659 раз
- Регулятор давления «после себя» (5 фото) — 24/04/2015 13:34 — Прочитано 3394 раз
- < Назад
- Вперёд >
Зависимая схема с трёхходовым клапаном и циркуляционными насосами
Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к источнику тепла с трёхходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.
Данную схему в ИТП применяют при соблюдении условий:
1 Температурный график работы источника тепла (котельной) превышает либо равен температурному графику системы отопления.
Тепловой пункт подключённый по данной принципиальной схеме может работать как с подмесом к подаче потока из обратного трубопровода, так и без него, то есть пустить теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети напрямую в систему отопления.
Например расчётный температурный график системы отопления 90/70°C, равен температурному графику источника, но источник независимо от внешних факторов всё время работает с температурой на выходе 90°C, а для системы отопления подавать теплоноситель с температурой в 90°C нужно лишь при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева -22°C). Таким образом в тепловом пункте к воде, поступающей от источника будет подмешиваться остывший теплоноситель из обратного трубопровода пока температура наружного воздуха не опустится до расчётного значения.
2 Подключение теплового пункта выполнено к безнапорному коллектору, гидравлической стрелке или теплотрассе с разницей давлений между подающим и обратным трубопроводом не более 3м.вод.ст..
3 Давление в обратном трубопроводе источника тепла в статическом и динамическом режимах превышает как минимум на 5м.
вод.ст высоту от места подключения теплового пункта до верхней точки системы отопления (статику здания).
4 Давление в подающем и обратном трубопроводе источника тепла, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления здания подключённой к данному ИТП.
5 Схема подключения теплового пункта должна обеспечивать автоматическое качественное регулирование системой отопления по температурному или временному графику.
Описание работы схемы ИТП с трёхходовым клапаном
Принцип работы данной схемы схож с работой первой схемы за исключением того, что трёхходовым клапаном может быть полностью перекрыт отбор из обратного трубопровода, при котором весь теплоноситель, поступающий от источника тепла без подмеса будет подан в систему отопления.
В случае полного перекрытия подающего трубопровода источника тепла, как и в первой схеме, в систему отопления будет подаваться только вышедший из неё теплоноситель, отбираемый из обрата.
Зависимая схема с трёхходовым клапаном, циркуляционными насосами и регулятором перепада давления.
Применяется при перепаде давления в месте подключения ИТП к тепловой сети превышающем 3м.вод.ст.. Регулятор перепада давления в данном случае подбирается для дросселирования и стабилизации располагаемого напора на вводе.
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, 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.
Объяснение теплообменниковHVAC - инженерное мышление
Объяснение теплообменников HVAC. В этой статье мы собираемся обсудить различные типы теплообменников, используемых в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в системах обслуживания зданий как для жилых, так и для коммерческих объектов.
Мы также рассмотрим, как они применяются к системным компонентам для кондиционирования построенной среды, охватывающей принцип работы обычных теплообменников HVAC с анимацией.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео, которое содержит подробную анимацию для каждого теплообменника!
🏆 Ознакомьтесь с широким ассортиментом реальных теплообменников Danfoss нажмите здесь
Теплообменники Danfoss повышают эффективность, уменьшают заправку хладагентом и экономят место в вашей системе HVAC. Вы можете найти весь ассортимент и узнать больше о каждом из них на веб-сайте Danfoss. Узнайте больше о теплообменниках Danfoss: ссылка здесь
Что такое теплообменник?
Теплообменник - это именно то, что следует из названия, устройство, используемое для передачи (обмена) тепла или тепловой энергии. В теплообменники подается либо горячая жидкость для обогрева, либо холодная жидкость для охлаждения.
- Жидкость может быть как жидкостью, так и газом
- Тепло всегда переходит от горячего к холодному
- Для передачи тепла должна существовать разница температур
Как происходит теплообмен?
Тепловая энергия передается тремя способами.
- Кондукция
- Конвекция
- Излучение
В большинстве теплообменников для ОВиК используется конвекция и теплопроводность. Радиационный теплообмен имеет место, но он составляет лишь небольшой процент.
Кондуктивный теплообмен
Тепловое изображение Кондуктивный теплообменТеплопроводность возникает при физическом соприкосновении двух материалов с разной температурой. Например, мы ставим горячую чашку кофе на стол на несколько минут, а затем убираем чашку, стол будет проводить часть этой тепловой энергии.
Конвекционная теплопередача
Конвекционная теплопередачаКонвекция возникает, когда жидкости движутся и уносят тепловую энергию. Это может происходить естественным путем или под действием механической силы, например, при использовании вентилятора. Например, когда вы дуете на горячую ложку супа. Вы дуете на ложку, чтобы охладить суп, и воздух уносит это тепло.
Теплопередача излучением
Теплопередача излучением Излучение возникает, когда поверхность излучает электромагнитные волны.
Все, включая вас, излучает тепловое излучение. Чем горячее поверхность, тем больше теплового излучения она излучает. Примером этого может быть солнце. Солнечное тепло распространяется в виде электромагнитных волн через пространство и не достигает нас ни с чем.
Используемые жидкости
Жидкости, используемые в системе HVAC, обычно включают воду, пар, воздух, хладагент или масло в качестве среды передачи. Теплообменники HVAC обычно делают одну из двух вещей: они либо нагревают, либо охлаждают воздух или воду. Некоторые из них используются для охлаждения или обогрева оборудования по соображениям производительности, но большинство используется для кондиционирования воздуха или воды.
Типы теплообменников.
Большинство теплообменников имеют одну из двух конструкций. Либо катушка, либо пластинчатая конструкция. Давайте рассмотрим основы того, как они работают, а затем посмотрим, как они применяются к обычным теплообменникам в системах.
Змеевиковые теплообменники – упрощенные
Базовый змеевиковый теплообменник В змеевиковых теплообменниках в их простейшей форме используется одна или несколько трубок, которые проходят туда и обратно несколько раз.
Трубка разделяет две жидкости. Одна жидкость течет внутри трубы, а другая снаружи. Давайте посмотрим на пример отопления. Тепло передается от горячей внутренней жидкости к стенке трубы посредством конвекции, затем оно проходит через стенку трубы на другую сторону, а внешняя жидкость уносит его также за счет конвекции.
Пластинчатые теплообменники – упрощенные
Базовый пластинчатый теплообменникПластинчатые теплообменники используют тонкие пластины металла для разделения двух жидкостей. Жидкости обычно текут в противоположных направлениях, чтобы улучшить теплопередачу. Тепло самой горячей жидкости передается на стенку пластины, а затем передается на другую сторону. Другая жидкость, поступающая с более низкой температурой, затем уносит ее за счет конвекции.
Давайте более подробно рассмотрим, как эти типы теплообменников применяются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Ребристый трубчатый змеевик (жидкость)
Ребристый змеевиковый теплообменник Ребристые трубы часто называют просто змеевиком, например, нагревательным или охлаждающим змеевиком.
Они чрезвычайно распространены. Вы найдете их в вентиляционных установках, фанкойлах, системах воздуховодов, испарителях и конденсаторах систем кондиционирования воздуха, на задней панели холодильников, в конвекторах, список можно продолжить.
В этих теплообменниках вода, хладагент или пар обычно проходят внутри, а воздух выходит наружу.
Например, при использовании для нагрева воздуха с использованием нагретой воды горячая вода течет внутри трубы и передает свою тепловую энергию посредством конвекции стенке трубы, существует разница температур между горячей водой и воздухом, поэтому тепло проводится через стенку трубы. Воздух, проходящий снаружи, уносит это за счет конвекции.
Ребра обычно соединяются между всеми трубами, они располагаются непосредственно на пути потока воздуха и помогают отводить тепло из трубы и передавать его в воздух, поскольку они действуют как расширение площади поверхности трубы. Больше площадь поверхности = больше места для передачи тепла.
Канальный пластинчатый теплообменник
Канальный пластинчатый теплообменникКанальные пластинчатые теплообменники используются в вентиляционных установках для обмена тепловой энергией между потоками всасываемого и вытяжного воздуха без переноса влаги и без смешивания воздушных потоков. Теплообменник изготовлен из тонких листов металла, обычно алюминия, в котором две жидкости с разными температурами текут в противоположных диагональных направлениях. Обычно воздух используется в обоих, но также могут использоваться выхлопные газы чего-то вроде двигателя ТЭЦ.
Тепло от одного потока направляется конвекцией на тонкие листы металла, разделяющие потоки, затем проходит через металл, где принудительной конвекцией переносится в другой поток.
Конвектор внутрипольный
Конвектор конвекторный Конвекторы устанавливаются по периметру здания, обычно под окном или стеклянной стеной, и очень распространены в новых коммерческих зданиях. Внутрипольные конвекторы встраиваются в пол, и их целью является снижение потерь тепла через стекло, а также предотвращение образования конденсата.
Они делают это, создавая стену конвекционных воздушных потоков. Конвекторы обычно используют горячую воду или электрические нагревательные элементы для нагрева воздуха. Их расположение на уровне пола означает, что они имеют доступ к самому холодному воздуху в помещении. Теплообменник передает тепло ему через ребристую трубу, в результате чего холодный воздух нагревается и поднимается к потолку. По мере того, как этот теплый воздух поднимается вверх, более холодный воздух в комнате устремляется, чтобы занять его место. Это создает конвективный поток и тепловую границу между стеклом и помещением.
Канальный электронагреватель – элемент с открытым змеевиком
Канальный электронагреватель Нагревательные элементы с открытым змеевиком используются в основном в воздуховодах, печах и иногда в фанкойлах. Они работают с использованием открытых катушек под напряжением из металла с высоким сопротивлением для выработки тепла. Эти теплообменники помещаются непосредственно в поток воздуха, и когда воздух проходит через змеевики, тепловая энергия передается посредством конвекции.
Они обеспечивают равномерный нагрев по всему воздушному потоку, хотя используются только там, где это безопасно и труднодоступно.
Микроканальные теплообменники
Микроканальные теплообменникиМикроканальные теплообменники представляют собой усовершенствование теплообменника с ребристыми трубами, обеспечивающее превосходный теплообмен, хотя они используются только в системах охлаждения и кондиционирования воздуха. Теплообменники такого типа можно найти в чиллерах с воздушным охлаждением, конденсаторных установках, жилых кондиционерах, осушителях воздуха, холодильных шкафах, крышных установках и т. д.
Теплообменники этого типа также используют конвекцию в качестве основного метода теплопередачи. Микроканальный теплообменник имеет простую конструкцию. С каждой стороны находится коллектор, между каждым коллектором проходит несколько плоских трубок с ребрами между ними. Воздух проходит через зазоры в ребрах, чтобы унести тепловую энергию.
Хладагент поступает через коллектор, а затем проходит через плоские трубки, пока не достигнет другого коллектора. Коллекторы содержат перегородки, которые контролируют направление потока хладагента и используются для многократного прохождения хладагента по трубам, чтобы увеличить время, проводимое внутри, и, таким образом, увеличить возможность передачи тепловой энергии.
Внутри каждой плоской трубки есть несколько небольших отверстий, известных как микроканалы, которые проходят по всей длине каждой плоской трубки. Эти микроканалы значительно увеличивают площадь поверхности теплообменника, что позволяет большему количеству тепловой энергии выходить из хладагента в металлический корпус теплообменника. Разница температур между хладагентом и воздухом приводит к тому, что тепло проходит через корпус плоской трубы к ребрам. Когда воздух проходит через зазоры, он уносит эту тепловую энергию за счет конвекции.
Змеевик испарителя печи
Змеевик испарителя печи Испарители печи обычно используются в больших домах и небольших коммерческих объектах с небольшими системами воздуховодов. Вы можете получить катушки большего размера, которые работают по тому же принципу, но для более крупных систем, в основном для кондиционеров в средних и крупных коммерческих зданиях. Змеевик внутри печного испарителя работает так же, как теплообменник с ребристыми трубами, и использует хладагент внутри, а воздух поступает снаружи. Воздух, проходящий через трубы, передает свое тепло посредством принудительной конвекции, затем оно передается через стенку трубы посредством теплопроводности, хладагент внутри уносит это тепло посредством принудительной конвекции, хладагент кипит и испаряется в компрессоре.
Радиаторы
РадиаторыОни очень распространены, особенно в Европе и Северной Америке, в домах и старых коммерческих зданиях. Они крепятся к стенам, как правило, под окном, чтобы обеспечить обогрев помещения. Их функция очень проста, они обычно подключаются к трубе горячего водоснабжения, в которую подается горячая вода от бойлера.
Вода поступает по трубке малого диаметра и стекает внутрь радиатора. Внутренняя площадь радиатора больше, чем у трубы, что замедляет скорость воды, чтобы дать больше времени для передачи тепла.
Тепло воды передается за счет теплопроводности металлическим стенкам радиатора. На внешней стороне радиатора находится воздух помещения. Когда этот воздух соприкасается с горячей поверхностью радиатора, тепло передается воздуху, и это заставляет воздух расширяться и подниматься вверх. Затем более холодный воздух перемещается, чтобы заменить этот воздух, вызывая непрерывный цикл движущегося воздуха, который нагревает комнату, поэтому этот движущийся воздух представляет собой конвекционный теплообмен. Радиатор обычно имеет несколько ребер, соединенных сзади или между панелями, особенно на новых, они предназначены только для увеличения площади поверхности радиатора, чтобы обеспечить больше возможностей для передачи тепла в воздух. Радиаторы названы неправильно, так как они переносят в основном за счет конвекции.
Иногда можно встретить радиаторы специальной конструкции, подключенные к паровым системам, но это становится все менее распространенным явлением, раньше также использовалось масло, но сейчас это довольно редко.
Водяной нагревательный элемент
Водяной нагревательный элементВодяной нагревательный элемент обычно используется в калориферах и водонагревателях, а также иногда используется в бассейне открытых градирен для предотвращения замерзания воды зимой. В них используется металлическая катушка вдоль трубки, которая имеет высокое значение сопротивления. Это сопротивление генерирует тепло. Катушка изолирована, чтобы сдерживать поток тока, но допускает поток тепловой энергии. Нагревательный элемент погружается в резервуар с водой, и тепло передается от элемента в воду. Таким образом, вода, которая вступает в контакт с нагревательным элементом, нагревается, и это заставляет ее подниматься внутри бака, затем более холодная вода течет, чтобы заменить эту нагретую воду, где этот цикл будет продолжаться.
Вращающееся колесо
Вращающееся колесо теплообменника Теплообменники этого типа обычно находятся в вентиляционной установке между потоками приточного и вытяжного воздуха. Они работают с помощью небольшого электродвигателя, соединенного с ременным шкивом, который медленно вращает диск теплообменника, который находится непосредственно в воздушном потоке между выхлопным и приточным воздухом. Воздух проходит прямо через диск, но при этом вступает в контакт с материалом колеса. Материал диска теплообменника поглощает тепловую энергию одного потока воздуха и при вращении входит во второй поток воздуха, где отдает эту поглощенную тепловую энергию. Этот тип теплообменника приведет к смешиванию небольшого количества жидкости между потоками всасываемого и вытяжного воздуха из-за небольших зазоров, присутствующих в месте вращения колеса, поэтому его нельзя использовать там, где используются сильные запахи или токсичные пары.
Эти теплообменники можно использовать в зимние месяцы для рекуперации тепла от выхлопных газов здания. Это тепло улавливается тепловым колесом и передается в поток свежего всасываемого воздуха, который будет намного холоднее, чем воздух внутри здания.
Эти теплообменники также можно использовать в летние месяцы для рекуперации холодного воздуха из выхлопных газов здания и его использования для охлаждения поступающего свежего воздуха.
Водогрейный котел
Как работает бойлерТакие большие бойлеры можно найти в основном в средних и крупных коммерческих зданиях в более прохладном климате. В домах и небольших зданиях будут использоваться гораздо меньшие версии, обычно настенные. Оба имеют много вариаций, но этот тип очень распространен.
Топливо сгорает в камере сгорания (обычно газ или мазут), а горячие выхлопные газы проходят через ряд труб, пока не достигнут дымохода и не выбрасываются в атмосферу. Трубки и камера сгорания окружены водой. Тепло конвектируется к стенкам трубы и затем передается воде, которая затем уносится конвекцией. В зависимости от конструкции системы вода выходит либо в виде нагретой воды, либо в виде пара. Эта вода нагнетается насосом, скорость насоса, а также количество сжигаемого топлива могут варьироваться для изменения температуры и скорости потока.
Тепловая трубка
Тепловая трубкаВы найдете их в солнечных водонагревателях и некоторых змеевиках рекуперации тепла. Если мы посмотрим на солнечное тепловое применение, у нас есть трубка, сделанная из специального стекла, из которой откачан весь воздух для создания вакуума, а затем запечатана. Внутренний слой трубки имеет специальное покрытие. Покрытие и вакуум работают вместе, чтобы предотвратить выход тепла после того, как оно войдет в трубку, а затем помогает передать его к тепловой трубке в центре.
Тепловая трубка имеет ребра с каждой стороны, соединенные с покрытием трубки для сбора тепловой энергии.
Тепловая трубка представляет собой герметичную длинную полую медную трубку, которая проходит по всей длине стеклянной трубки и имеет выступающий выступ наверху. Колба подключена к коллектору, и холодная вода проходит через коллектор, чтобы пройти через головку колбы.
Внутри тепловой трубки находится смесь воды, находящаяся под очень низким давлением.
Это низкое давление позволяет воде испаряться в пар с небольшим подводом тепла. Затем пар поднимается в колбу, где отдает свое тепло воде, протекающей через коллектор. По мере того, как пар отдает свое тепло, он конденсируется и падает вниз, чтобы повторить цикл. Трубка поглощает тепловое излучение, которое затем передается в трубку. Вода внутри конвектирует ее до колбы, тепло передается через стенку трубы и уносится конвекцией в поток воды.
Охлаждающая балка
Охлаждающая балка Теплообменники систем отопления, вентиляции и кондиционированияИспользуются два типа охлаждающих балок: пассивные и активные. Оба используются в основном в коммерческих зданиях.
Активная охлаждающая балка работает, пропуская холодную жидкость, обычно воду, через ребристый трубчатый теплообменник. Затем воздух подается в охлаждающую балку и выходит через специально расположенные сопла. Этот воздух движется по оребренной трубе и выдувает холодный воздух в помещение. Поэтому используют принудительную конвекцию.
В пассивных охлаждающих балках также используется ребристый трубчатый теплообменник, но к ним не подсоединен воздуховод. Вместо этого они создают естественную конвекцию, охлаждая теплый воздух на уровне потолка. Затем этот охлажденный воздух опускается и заменяется более теплым воздухом, где цикл повторяется.
Нагреватель печи
Нагреватели печи обычно используются в домах с канальным кондиционированием воздуха. Они очень распространены в Северной Америке. В печных нагревателях используется теплообменник, помещенный непосредственно в канальный воздушный пар. Топливо сгорает, и горячий газ направляется через теплообменник, тепло от него передается в стенки теплообменника, более холодный воздух проходит через другую сторону, вызывая разницу температур, поэтому тепло газа передается через стены и будет унесен конвекцией.
Пластинчатый теплообменник
Существует два основных типа пластинчатых теплообменников: с прокладками и с паяными пластинами. Они оба очень эффективны при передаче тепловой энергии, для еще большей эффективности и компактного дизайна вы можете использовать пластинчатые теплообменники для многих приложений.
Ранее мы подробно рассмотрели все эти теплообменники.
Основное, что нужно знать об этих двух типах теплообменников, это то, что тип прокладки можно демонтировать, его мощность нагрева или охлаждения можно увеличить или уменьшить, просто добавив или удалив теплообменные пластины. Вы обнаружите, что они используются, особенно в высотных коммерческих объектах, для косвенного подключения чиллеров, котлов и градирен к контурам отопления и охлаждения, а также для подключения зданий к районным энергетическим сетям.
Теплообменник пластинчатый паяныйТеплообменник пластинчатый паяный представляет собой герметичные узлы, которые не могут быть разобраны, их теплопроизводительность или холодопроизводительность фиксированы. Они используются для таких приложений, как тепловые насосы, комбинированные котлы, блоки сопряжения тепла, косвенное подключение калориферов и т. д.
Оба работают за счет прохождения жидкости, обычно в противоположных направлениях, в соседних каналах. Жидкости обычно представляют собой воду или хладагент.
Тепловая энергия передается на пластину конвекцией, затем проходит через пластину, а жидкость на другой стороне уносит ее за счет конвекции.
Тепловые насосы
Тепловые насосы используются в основном в жилых домах, но иногда и в коммерческих объектах. Существует два основных типа тепловых насосов с воздушным и наземным источником. Воздушный источник обычно используется для обогрева помещений, тогда как наземный источник чаще используется для нагрева воды.
Источник воздуха работает как система кондиционирования воздуха, но наоборот, вместо отвода тепла из помещения, он добавляет его. Хладагент проходит от компрессора к внутреннему блоку, который содержит ребристый трубчатый теплообменник. Хладагент передает свое тепло путем конвекции стенкам трубы, а затем проходит через нее на другую сторону. С другой стороны, холодный воздух комнаты, который проходит через теплообменник с помощью небольшого вентилятора, отводит тепло за счет конвекции. Затем хладагент поступает к расширительному клапану, а затем к наружному блоку, который также представляет собой теплообменник с ребристыми трубами или микроканальный теплообменник.
Когда воздух проходит через этот теплообменник, окружающий воздух вызывает кипение хладагента и выделение тепла. Затем это тепло проходит через компрессор к внутреннему блоку, чтобы повторить цикл.
Наземный источник работает немного по-другому. Смесь воды и антифриза прокачивается по трубам в земле для сбора тепла. Затем он передается в небольшой холодильный цикл через паяный пластинчатый теплообменник. Хладагент переносит его во второй паяный пластинчатый теплообменник, который соединен с другим водяным контуром, на этот раз передавая свое тепло в бак с горячей водой, обычно через спиральную неребристую трубу.
Кожухотрубный теплообменник
Кожухотрубный теплообменник Кожухотрубный теплообменник обычно используется в охладителях на испарителе и/или конденсаторе, иногда также в качестве охладителя смазочного масла.
Возможно, это упрощенная конструкция теплообменника. У них есть внешний контейнер, известный как оболочка. Внутри оболочки находится несколько труб, известных как трубки.
Трубки содержат одну жидкость, а оболочка – другую жидкость. Две жидкости всегда разделены стенками трубы, они никогда не встречаются и не смешиваются. Жидкости будут иметь разную температуру, что приведет к передаче тепловой энергии между жидкостями, и эта тепловая энергия будет проходить через стенки трубы. При использовании в испарителе или конденсаторе двумя жидкостями будут вода и хладагент. В зависимости от конструкции вода может находиться в кожухе или трубке, а хладагент — в другой.
Чиллер
Теплообменники чиллера В чиллере используется кожухотрубный теплообменник, пластинчатый теплообменник или теплообменник с ребристыми трубами. Многие чиллеры на самом деле будут использовать комбинацию всего этого. Например, в чиллере с воздушным охлаждением может использоваться кожухотрубный теплообменник для испарителя, ребристый трубчатый или микроканальный теплообменник для конденсатора, паяный пластинчатый теплообменник для охлаждения масляной смазкой компрессора и пластинчатый теплообменник с прокладками для косвенного подключения.
чиллер к центральному контуру охлаждения.
Что такое теплообменники и как они работают в печах?
Натан Уоллес — старший техник по обслуживанию и эксперт по техническому обслуживанию и ремонту систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в компании Standard Heating & Air Conditioning, где он работает с 2001 года. Натан с удовольствием поделится своими знаниями о том, как работают ваши печи и теплообменники.
Многие домовладельцы не знают, что такое теплообменники и даже где они находятся в их доме, пока с ними что-то не случится. Когда ваша печь находится в хорошем рабочем состоянии, легко забыть, что теплообменник является самым большим компонентом печи.
Как и все устройства, созданные человеком, время и использование сказываются на теплообменниках и могут привести к образованию трещин или отверстий. Когда это происходит, результатом может быть печь, которая производит неполное сгорание топлива и неприемлемые уровни окиси углерода (CO), потенциально опасные условия. Угарный газ, попадающий в ваш дом из-за плохой вентиляции или утечек в теплообменнике, может вызвать серьезное заболевание или даже смерть.
Существует множество различных типов теплообменников. Их целью является безопасная передача тепла, и они имеют множество применений, включая отопление помещений, охлаждение и охлаждение, электростанции, химические заводы и другие процессы. Этот блог о типах, которые можно найти в печи с принудительной подачей воздуха, например, во многих домах городов-побратимов.
Теплообменники, кожухотрубные и кожухотрубные, работают путем передачи тепла из одного места в другое. Когда печь сжигает природный газ или пропановое топливо, его побочные продукты выхлопа/сгорания (также известные как дымовые газы) попадают в теплообменник и проходят через него.
Горячие дымовые газы нагревают металл по мере того, как газ направляется к выпускному отверстию печи. При этом горячий металл нагревает воздух, циркулирующий снаружи теплообменника.
Первичный теплообменник
В этой части находятся самые горячие дымовые газы, расположенные ближе всего к горелкам в печи. В результате пламя и тепло подвергают его наибольшей нагрузке, что со временем может привести к растрескиванию и тепловому стрессу. Печи с КПД 70-80% имеют один теплообменник. Чем эффективнее теплообменник, тем меньше энергии нужно тратить на обогрев дома. Некоторые печи имеют только один теплообменник, но более эффективные часто также имеют вторичный теплообменник.
Вторичный теплообменник
Если у вас есть печь, которая считается высокоэффективной (90%+), она содержит как первичный, так и вторичный теплообменник. Когда продукты сгорания покидают первичный теплообменник, они проходят во вторичный теплообменник, где больше тепла высвобождается из дымовых газов и начинает образовываться водяной пар.
Это изменение состояния воды из пара в жидкое высвобождает скрытую теплоту во вторичном теплообменнике, выводя печь на еще более высокий уровень эффективности. Вот почему высокоэффективные печи иногда называют конденсационными печами. Вторичные теплообменники обычно изготавливаются из нержавеющей стали или стального материала с покрытием, способного противостоять нагреву, влаге и кислоте.
Опасность для здоровья при повреждении теплообменника печи
Поскольку теплообменники содержат дымовые газы, важно, чтобы на них не было отверстий, трещин или других повреждений. Этот тип износа, который допускает утечку и смешивание дымовых газов с нагретым воздухом, может привести к неполному сгоранию и образованию окиси углерода и других вредных побочных продуктов. Несмотря на то, что из вашей печи может не сразу произойти утечка угарного газа в жилое пространство, высокий уровень СО делает ее эксплуатацию небезопасной. Такая простая вещь, как засорение дымохода или повреждение выхлопной трубы, может привести к очень опасной ситуации.
Как определить проблемы с теплообменником в вашей печи
Если ваша печь не работает со сбоями или не срабатывает датчик угарного газа, практически невозможно узнать, возникли ли проблемы в вашем теплообменнике без непосредственного осмотра или тестирования на содержание CO. Это Вот почему регулярное техническое обслуживание и осмотры очень важны. Осмотр и анализ горения/испытание на CO — лучший способ определить, безопасно ли работает печь.
Визуальный осмотр теплообменника
Некоторые теплообменники можно осмотреть визуально. Другим требуются специальные инструменты для более тщательного изучения устройства. Наши специалисты оснащены камерой с гибким стержнем, которая может заглянуть в труднодоступные места вашей печи, чтобы обеспечить тщательный осмотр. Иногда мы обнаруживаем внутренние проблемы в теплообменниках, которые в противном случае были бы скрыты и выглядели бы в хорошем состоянии снаружи.
Свяжитесь с нами сегодня, чтобы запланировать техническое обслуживание или настройку теплообменника.
