Подключение теплообменника к системе отопления

Главным элементом любой из систем отопления служит особое устройство — теплообменник для отопления дома, в котором происходит передача тепла от генератора тепла к теплоносителю. На современном рынке представлено большое количество различных отопительных котлов, но все их разнообразие не ограничивает фантазию домашних умельцев по части самостоятельного изготовления подобных устройств. В нашей статье читателям будет предложено узнать, для чего нужен теплообменник в системе отопления, как его сделать своими руками и каким способом подключить.

Функция теплообменника в системе отопления

В домашних отопительных системах воздух наиболее часто используются поверхностные теплообменники системы отопления, где тепловая энергия передается через поверхности металлических стенок данного устройства.

Принцип отопления через теплообменник наиболее полно реализован в конструкции газовых, твердотопливных или электрических котлов. Вода циркулирует по изогнутым в виде змеевика трубам, установленным внутри отопительного агрегата, и нагревается от температуры горящего топлива. Нагревшийся теплоноситель уходит в трубопровод отопительной системы, а ему на смену в теплообменник поступает остывшая вода из радиаторов.

До сих пор во многих индивидуальных домах традиционным источником тепла остается печь. Она хороша для обогрева небольшой избы, однако в условиях многокомнатного коттеджа ее тепловая мощность недостаточна. Поэтому в частном доме теплообменник в системе отопления нужен для того, чтобы превратить печку в полноценный водонагревательный котел. Размер и форма самодельного теплообменника для отопления должна вписываться в габариты топливной камеры печи. К этому устройству можно подключить трубопроводы и радиаторы, и тогда отопление дома станет более эффективным.

Виды теплообменников

Более практичны водяные теплообменники для отопления. Это обусловлено тем, что вода намного лучше передает тепловую энергию, чем воздух. Вместе с тем, воздушный теплообменник для отопления также находит применение. Кроме водяного и воздушного, применяется также и теплообменник на дымоход для отопления, который устанавливают не внутрь, а снаружи.

Все выпускаемые промышленностью отопительные устройства оснащены теплообменниками, конструкция которых максимально приспособлена для эффективного нагрева воды.

В заводских условиях теплообменные устройства изготавливают из меди. Труба представляет собой змеевик, поперек изгибов которого расположено множество пластин, обеспечивающих большую площадь теплообмена.

Соорудить у себя дома самодельный теплообменник для отопления, чтобы он был точно как заводской, практически нереально. Поэтому придется выбрать вариант попроще.

Устройство системы

Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.

Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:

построить печь «с нуля» под конкретный размер теплообменника;
установить в существующую печь самодельный теплообменник, изготовленный по размерам топки.

Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.

Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.

Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.

Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.

Преимущества отопления с теплообменником

Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:

Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
Красивый внешний вид. Сохранить традиционный вид русской печи бывает полезно при создании интерьера в национальном стиле.

Среди недостатков отопления через теплообменник можно назвать: менее высокий КПД по сравнению с заводскими котлами и отсутствие автоматического контроля за интенсивностью нагрева теплоносителя.

Как изготовить самодельный теплообменник

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

Порядок действий:

На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления. Обратим внимание и на другие сферы их применения.

Воздушное отопление

Если охарактеризовать воздушную систему отопления, можно сказать, что у нее больше минусов, чем плюсов. Воздушные теплообменники для отопления мало распространены в частном жилом секторе, они пока еще не стали привычными.

Преимуществом этой системы называют возможность совмещать обогрев с принудительной вентиляцией. Однако возможные ошибки при ее проектировании и монтаже могут свести преимущества к минимуму. В воздуховодах бывает слышен шум вентилятора, а в помещениях ощущается температурный дисбаланс.

Теплообменники для воздушного отопления существуют прямого нагрева, а также косвенного. В первых из них газовое или дизельное топливо сгорает непосредственно в самом теплообменнике. В других моделях используется промежуточный теплоноситель.

Теплообменник на дымоход

На дачах и в банях у «народных умельцев» можно увидеть самодельный водяной или воздушный теплообменник, установленный на дымоход небольшой печи. Получается очень выгодно: тепло не уходит вместе с дымом, а часть его служит для нагрева воды.

Установив теплообменник на дымоход для отопления, можно получать довольно большое количество горячей воды. Конечно, этого не хватит, чтобы обогреть весь дом, но достаточно, чтобы поставить в предбаннике один-два радиатора. Использовать теплообменник на дымоход можно как для отопления, так и для быстрого нагрева воды в бане.

Подобное устройство может быть очень простым в изготовлении. За основу можно взять отрезок большой трубы диаметром 500–700 мм, или сварить бак из нержавейки. В центре конструкции будет проходить вертикальная труба, соответствующая диаметру дымохода, а сверху и снизу должны быть приварены два патрубка.

Отдавая свою температуру теплообменнику, выходящие из печи продукты сгорания быстро остывают. Из-за этого уменьшается тяга в дымоходе и несколько замедляется горение топлива.

Изготовление теплообменника для отопления своими руками может стать способом устроить в доме полноценное водяное отопление без приобретения дорогостоящего оборудования.

Источник: StrojDvor.ru

Зачем необходима обвязка

Правильно выполненное подключение отопительного котла обеспечивает надежное его функционирование и не допускает перегрева разных элементов системы. В результате безупречной работы оборудования срок эксплуатации теплоснабжающей конструкции увеличивается. Безупречно сделанная обвязка способствует качественному распределению тепловой нагрузки вдоль всего контура отопления, а соответственно быстрый и эффективный обогрев помещений.

Для нагревательных приборов, работающих на твердом топливе, большое значение имеет правильная схема обвязки котла отопления, поскольку тогда можно создать саморегулирующую отопительную систему без применения специальных устройств, работающих в автоматическом режиме (детальнее: “Схема обвязки твердотопливного котла: что и как”). Исходя из вышеизложенного, возможно, разумнее будет привлечь для подключения оборудования специалистов, а не делать эту работу самостоятельно.

Особенности классической схемы обвязки

Для обеспечения качественной работы отопительной конструкции и для не допущения перепадов температур, часто используют вариант, предполагающий регулировку температурного режима на входе в котел и на выходе из него, а этого можно добиться при условии монтажа двух контуров.

Таким образом, когда выполняется обвязка двухконтурного котла отопления – схема должна содержать малый и большой контуры (прочитайте: “Качественная обвязка двухконтурного газового котла – эффективная экономия”). Вначале в процессе теплоснабжения обогрев осуществляется посредством меньшего из них и только после входа в рабочий режим системы и нагревательного агрегата теплоноситель поступает в большой контур, который обогревает полностью все здание.

Схема обвязки двухконтурного котла отопления, такого как на фото, содержит следующие необходимые элементы:

клапаны (предохранительные и обратные);
всевозможные кронштейны;
манометры и термометры;
расширительный бак, предпочтительнее закрытого типа;
циркулярный насос;
запорная арматура;
сетчатые фильтры для мелкодисперсных частиц.

Обвязка ТТ котлов

При использовании котлов на твердом топливе в случае нестабильного теплоснабжения существует угроза, что агрегат перегреется из-за выхода из строя циркуляционного насоса, поэтому в нем имеется встроенный аварийный теплообменник. В его отсутствии используется отдельный модуль – схема обвязки теплообменника помимо самого прибора содержит также запорно-регулирующую арматуру.

Когда выполняется обвязка теплообменника – схема предусматривает, что после достижения предельно допустимой температуры теплоносителя в котле срабатывает термоклапан, открывающий проток холодной воды через теплообменник, которая отбирает лишнее тепло и отправляется в канализацию.

Вспомогательные схемы обвязки

Вспомогательные схемы являются аварийными и предназначены для решения неожиданных нестандартных ситуаций. Например, это может быть отключение электричества. Вспомогательная схема не позволит остановить циркуляцию теплоносителя в системе.

Наиболее часто встречаются следующие аварийные схемы:

Подача воды из труб водоснабжения. По причине малой эффективности используется крайне редко. Часто при отключении электроэнергии пропадает не только теплоснабжение, но и подача воды, поэтому нужно обеспечить ее запас.
Наличие аккумуляторов для насоса. За их состоянием нужно следить и при необходимости перезаряжать.
Обустройство гравитационного контура. Он запускается в работу в случае прекращения функционирования насоса. Но такой контур не сможет обогреть весь дом.
Аварийный контур. Считается одним из лучших вариантов, поскольку при его наличии возможна работа одновременно гравитационного и принудительного контуров, расположенных в разных частях системы. Читайте также: “Как выполняется обвязка котла отопления – простая и понятная схема”.

Варианты обвязки системы отопления, подробное видео:

Аварийные варианты теплообеспечения

В собственном доме необходимо продумать сооружение различных методов теплообеспечения в случае возникновения аварийных проблем. Если принято решение о том, что нужна схема обвязки двух котлов отопления, лучшим решением будет выбор агрегата, работающего на твердом топливе, и электрокотла.

Источник: teplospec.com

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 ГВС — Схема 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:

Последовательно к системе отопления или параллельно с наличием регулирующей арматуры.
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.

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

Расчет

Выбор подходящего теплообменника сложно выполнить, оперируя только одной лишь его мощностью или пропускной способностью. Эффективность подготовки ГВС зависит и от состояния теплоносителя в первом контуре и во втором, от материала и конструкции теплообменника, скорости и массовой части теплоносителя, проходящего в единицу времени через пластинчатый теплообменник. Однако, естественно следует предварительно выполнить расчет, позволяющий прийти к определенному сочетанию мощности и производительности для выбора подходящей модели.

Базовые данные необходимые для расчета:

Тип среды в обоих контурах (вода-вода, масло-вода, пар-вода)
Температура теплоносителя в системы отопления;
Максимально допустимое снижение температуры теплоносителя после прохождения теплообменника;
Начальная температура воды, используемой для ГВС;
Требуема температура ГВС;
Целевой расход горячей воды в режиме максимального потребления.

Кроме этого в формулах для расчета задействована удельная теплоемкость жидкости в обоих контурах. Для ГВС используется табличное значение для начальной температуры воды, чаще +20оС, равное 4,182 кДж/кг*К. Для теплоносителя следует отдельно находить значение удельной теплоемкости, если в его составе имеется антифриз или другие присадки для улучшения его качеств. Аналогично для централизованного отопления берется приблизительное значение или фактическое на основании данных теплокоммунэнерго.

Целевой расход определяется количеством пользователей для горячей воды и количеством устройств (краны, посудомоечная и стиральная машинка, душ), где она будет использована. Согласно требованиям СНиП 2.04.01-85 необходимы следующие значения расхода горячей воды:

для раковины – 40 л/ч;
ванная – 200 л/ч;
душевая – 165 л/ч.

Значение для раковины умножается на количество устройств в доме, которые могут использоваться параллельно, и складывается со значением для ванны или душевой в зависимости от того, что именно используется. Для посудомоечной и стиральной машинки значения берутся из паспорта и инструкции и только при условии, что они поддерживают использование горячей воды.

Второе базовое значение – это мощности теплообменника. Рассчитывается исходя из полученного значения расхода жидкости и разницы температур воды на входе в теплообменник и на выходе.

P = m * С *Δt,

где m – расход воды, С – удельная теплоемкость, Δt – разница температур воды на входе и выходе ПТО.

Для получения массового расхода воды следует расход, выраженный в л/ч умножить на плотность воды 1000 кг/м3.

КПД теплообменников оценивается на уровне 80-85%, и многое зависит от конструкции самого оборудования, так что полученное значение следует разделить на 0,8(5).

С другой стороны ограничением по мощности будет расчет, выполненный со стороны первого контура с теплоносителем, где, используя уже разницу допустимых температур для системы отопления, получаем максимально допустимый забор мощности. Конечный результат будет компромиссом между двумя полученными значениями.

Если забора мощности для нагрева нужного количества горячей воды не хватает, то разумнее использовать две ступени подогрева и, соответственно, два теплообменника. Мощность распределяется между ними поровну от требуемого расчета. Одна ступень выполняет предварительный нагрев, используя в качестве источника тепла обратку отопления с пониженной температурой. Второй ПТО уже нагревает окончательно воду за счет горячей воды с подачи отопления.

Схема обвязки

Подключают теплообменник к системе отопления несколькими способами. Самый простой вариант с параллельным включением и наличием регулировочного клапана, работающего от термоголовки.

Обязательными являются запорные шаровые вентили на всех выводах теплообменника, чтобы иметь возможность полностью перекрыть доступ жидкости и обеспечить условия для демонтажа оборудования. Регулировкой мощности и, соответственно, нагревом горячей воды должен заниматься клапан с управлением от термоголовки. Клапан устанавливается на подводящую трубу от отопления, а датчик температуры на выход контура ГВС.

При цикличной организации ГВС с наличием накопительной емкости устанавливается дополнительно тройник на входе нагреваемого контура для включения холодной водопроводной воды и обратки по ГВС. Избежать ненужного тока в обратном направлении в ветке горячей и холодной воды не даст обратный клапан.

Недостатком этой схемы является сильно завышенная нагрузка на систему отопления и неэффективный нагрев воды во втором контуре при большем перепаде температур.

Гораздо продуктивнее и надежнее работает схема с двумя теплообменниками, двухступенчатая.

двухступенчатая схема обвязки с двумя теплобменниками — 1 – пластинчатый теплообменник; 2 – регулятор температуры прямого действия: 2.1 – клапан; 2.2 – термостатический элемент; 3 – циркуляционный насос ГВС; 4 – счетчик горячей воды; 5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

Идея заключается в использовании двух теплообменников. В первой ступени используется с одной стороны обратка системы отопления, а с другой холодная вода из водопровода. Это дает предварительный нагрев примерно на 1/3 или половину от необходимой температуры, при этом не страдает обогрев дома. Включение контура выполняется последовательно с байпасом, на котором уже закреплен игловой вентиль, с помощью которого регулируется объем теплоносителя.

Второй ПТО, вторая ступень, подключаемая параллельно системе отопления – это с одной стороны подача горячего теплоносителя от котла или котельной, а с другой уже подогретая на первой ступени вода ГВС.

Регулировкой первой ступени заниматься нет нужды. Устанавливаются лишь шаровые вентили на все четыре отвода и обратный клапан на подачу холодной воды.

Обвязка второй ступени идентичная параллельному подключению за исключением того, что вместо холодной воды подключается уже подогретая вода с первой ступени.

Источник: udobnovdome.ru

Варианты подключения

В системах ГВС метод выбирается по отношению максимального потока теплоты к отоплению. Существует три основных схемы:

последовательная двухступенчатая;
смешанная двухступенчатая;
параллельная.

Первая применяется для обеспечения максимальной экономии на расходе теплоносителя. Выбор между оставшимися двумя зависит от отношения показателей. Если результат превышает 1, то используется параллельная схема подключения пластинчатого теплообменника, если меньше 1 – двухступенчатая. В последнем случае тепло обратно поступающей воды расходуется на подогрев входного потока жидкости. Такой метод обеспечивает экономию денежных средств до 40%. Однако в полной мере добиться результата получится только при использовании сразу двух теплообменников, что сказывается на затратах при покупке оборудования.

Полный комплекс работ

Чтобы создать подробную схему подключения водо-водяного пластинчатого теплообменника, необходимо предварительно определиться с устройством оборудования и типом системы. Для этого проводится подробный анализ данных. Весь процесс включает:

подбор установки и принципа работы оборудования;
расчет рабочих показателей с соблюдением оптимальных требований;
создание схемы обвязки.

Выполнив подробный анализ и точные расчеты, подключение водо-водянного пластинчатого теплообменника обеспечит надежную работу системы с правильными характеристиками. При этом владельцы значительно сократят расходы, без потери эффективности подачи ГВС и отопления.

Как подключить пластинчатый теплообменник?

Правила выбора схемы ограничиваются имеющимся бюджетом и условиями эксплуатации оборудования. Однако основным требованием является соответствие оборудования отношению между показателями теплоты и отопления. При возможности выбора схемы подключения, владельцы не ограничены в возможностях, поэтому стоит разобраться в преимуществах и недостатках конкретных вариантов:

Последовательное двухступенчатое подключение. Самый выгодный метод, позволяющий сэкономить до 60% теплоносителя в сравнении с параллельным вариантом, и до 25% со смешанным. Правда, автоматизировать такую систему не получится. При этом оборудование создает сильное влияние отопления и ГВС друг на друга, что также способствует перегреву воды, сокращая срок службы оборудования. Метод применяется крайне редко.
Смешанная двухступенчатая схема. Дорогостоящий вариант, сокращающий расходы на 20-40%. Требует использования сразу двух теплообменников, которые должны подбирать только профессионалы. Способ также создает сильное влияние ГВС на отопление.
Параллельное подключение. Такой метод позволит сохранить значительное количество пространства в помещениях. Схема отличается простым исполнением и ремонтом. Правда, здесь не имеется возможности подогрева холодной воды, что увеличивает расходы теплоносителя.

Если не имеется конкретных требований или ограничений к будущей системе, вы самостоятельно решаете, как подключить теплообменник пластинчатый. Наша компания учтет пожелания клиентов и предложит наиболее выгодный из возможных вариантов. Мы являемся производителем теплообменников, поэтому предлагаем комплексные услуги. Наши мастера подберут оборудование, создадут схему и подключат установку, сократив ваши расходы к минимуму.

Источник: omegaspak.ru