Теплообменники для горячего водоснабжения частного дома: Разновидности теплообменников для горячего водоснабжения частного дома

как сделать своими руками в частном доме

Теплообменник для горячей воды – незаменимый элемент в системе отопления частного дома. Именно он передает тепло холодной воде, тем самым нагревая ее и обеспечивая жильцов бесперебойным горячим водоснабжением. От продуктивности работы теплообменника напрямую зависит не только комфорт домочадцев, но и долговечность обогревательных приборов, поэтому очень важно, чтобы агрегат был выполнен качественно. Ввиду этого многие задаются вопросом: стоит ли мастерить теплообменник своими руками или лучше не рисковать и приобрести уже готовый? Первый вариант, безусловно, сложнее, но он вполне реализуем, если детально разобраться, как сделать теплообменник: материалы, конструктивные особенности, монтаж – обо всем этом и не только пойдет речь далее.

Особенности и функции теплообменника

Прежде чем рассматривать основные моменты изготовления и монтажа теплообменника для горячей воды, абсолютно не лишним будет узнать, что же собой представляет этот агрегат и для чего он нужен.

Теплообменник – техническое устройство, соединяющее между собой два теплоносителя: холодный и горячий. Как правило, он имеет вид обычной трубной конструкции. Между носителями беспрерывно осуществляется передача тепла – от холодного к горячему, благодаря чему дом и обеспечивается горячей водой. Причем у теплообменника нет собственного источника тепла – он использует энергию, поступающую от системы отопления.

Таким образом, главная функция агрегата – подогрев холодной воды и получение на выходе горячей. Эффективность выполнения этой функции зависит от трех факторов:

  • температурная разница между двумя теплоносителями;
  • габариты теплообменника и, следовательно, площадь контакта носителей;
  • материал, из которого изготовлен теплообменник.
Пластинчатый теплообменник

Последний фактор важен не только в плане эффективности агрегата, но и в вопросе его изготовления и монтажа. Для выполнения теплообменника может использоваться пластик, сталь и чугун. Первый материал не всегда эффективен ввиду своей низкой теплопроводности.

Что касается выбора между сталью и чугуном, то здесь следует сравнить характеристики двух материалов, чтобы определиться с наиболее подходящим.

Чугунный теплообменник

Плюсы тепловых агрегатов из чугуна:

  • Высокая теплопроводность – чугунные элементы быстро нагреваются и эффективно передают тепло от одного носителя к другому.
  • Медленное остывание – теплообменники из чугуна долгое время остывают, что дает возможность сэкономить на работе отопительной системы.
  • Долговечность – чугун устойчив к воздействию слабых кислот и к образованию накипи, поэтому он менее подвержен коррозии, нежели многие другие металлы, что и обеспечивает длительный срок службы теплообменника.
  • Возможность увеличения функциональности – уже после установки агрегата к нему можно нарастить новые чугунные секции, тем самым увеличив мощность теплового оборудования.

Минусы чугунных теплообменников:

  • Громоздкость – чугунные агрегаты отличаются внушительным весом, что усложняет их эксплуатацию и обслуживание. При этом, чем больше масса теплообменника, тем выше его мощность.

Совет. Обязательно учитывайте вес чугунного теплового прибора при выборе места для его установки – важно, чтобы монтажное основание было очень прочным.

  • Хрупкость – несмотря на большой вес, агрегаты из чугуна боятся механических ударов: они быстро обзаводятся трещинами, сколами и прочими деформациями.
  • Низкая устойчивость к температурным перепадам – хоть чугун и выдерживает максимально высокие температуры, от резких термических изменений на поверхности теплообменника могут появляться трещины, что чревато значительным снижением его работоспособности.

Теплообменник для системы отопления: фото

Теплообменник ГВС, горячее водоснабжение от любого источника тепла

 Организация горячего водоснабжения является одним из основных условий комфортной жизни. Существует множество различных установок и систем для подогрева воды в домашней сети ГВС, однако одним из наиболее эффективных и экономичных считается метод нагрева воды от сети отопления.

 Теплообменник для горячей воды

подбирается индивидуально, исходя из запросов владельца и возможностей отопительного оборудования. Правильный расчет и грамотный монтаж системы позволят вам навсегда забыть про перебои в горячем водоснабжении.

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.

Типы теплообменников для систем ГВС

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


Пластинчатый теплообменник ГВС представляет собой ряд гофрированных пластин на жесткой станине. Все пластины идентичны по размерам и конструкции, но следуют в зеркальном отражении друг к другу и разделяются специальными прокладками – резиновыми и стальными. В результате строгого чередования между парными пластинами образуются полости, которые заполняются теплоносителем или нагреваемой жидкостью – смешение сред полностью исключено. Через направляющие каналы две жидкости движутся навстречу друг другу, заполняя каждую вторую полость, и так же, по направляющим, выходят из теплообменника отдав/получив тепловую энергию.

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

Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС


Все пластинчатые теплообменники можно разделить на:

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

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

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

Преимущество паяный теплообменников в сравнении с разборными

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

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

Схемы подключения теплообменника ГВС

Теплообменник вода-вода имеет несколько вариантов подключения. Первичный контур всегда подключается к распределительной трубе теплосети (городской или частной), а вторичный – к трубам водоснабжения. В зависимости от проектного решения можно использовать параллельную одноступенчатую схему ГВС (стандартная), двухступенчатую смешанную или двухступенчатую последовательную схему ГВС.

Схема подключения определяется согласно нормам «Проектирования тепловых пунктов» СП41-101-95. В случае, когда соотношение максимального потока тепла на ГВС к максимальному потоку тепла на отопление (QГВСmax/QТЕПЛmax) определяется в границах ≤0,2 и ≥1 за основу принимается одноступенчатая схема подключения, если же соотношение определяется в пределах 0,2≤ QГВСmax/QТЕПЛmax ≤1, то в проекте используется двухступенчатая схема подключения.

Стандартная

Параллельная схема подключения считается наиболее простой и экономичной в реализации. Теплообменник устанавливается последовательно относительно регулирующей арматуры (запорного клапана) и параллельно теплосети. Для достижения высокого теплообмена системе требуется большой расход теплоносителя.


Двухступенчатая

При использовании двухступенчатой схемы подключения теплообменника нагрев воды для ГВС осуществляется либо в двух независимых аппаратах, либо в установке-моноблок. Вне зависимости от конфигурации сети схема монтажа значительно усложняется, но значительно повышается КПД системы и снижается расход теплоносителя (до 40%).

Подготовка воды выполняется в два этапа: на первом используется тепловая энергия обратного потока, которая нагревает воду примерно до 40°С. На втором этапе вода подогревается до нормированных показателей 60°С.

Двухступенчатая смешанная система подключения выглядит следующим образом:


Двухступенчатая последовательная схема подключения:


Последовательную схему подключения можно реализовать в одном теплообменном аппарате ГВС. Этот тип теплообменника более сложное устройство в сравнение со стандартными и стоимость его порядком выше.

Расчет теплообменника для ГВС

При расчете теплообменника ГВС учитываются следующие параметры:

  • Количество жильцов (пользователей)
  • Нормативный суточный расход воды на одного потребителя
  • Максимальная температура теплоносителя в интересующий период
  • Температура водопроводной воды в указанный период
  • Допустимые теплопотери (нормативно – до 5%)
  • Количество точек водозабора (краны, душ, смесители)
  • Режим эксплуатации оборудования (постоянный/периодический)

Производительность теплообменника в городских квартирах (подключение к муниципальной теплосети) зачастую рассчитывается исключительно по данным зимнего периода. В это время температура теплоносителя достигает 120/80°С. Однако в весенне-осенний период показатели могут упасть до 70/40°С, в то время, как температура воды в водопроводе остается критично низкой. Поэтому расчет теплообменника желательно проводить параллельно для зимнего и весенне-осеннего периодов, при этом никто не может дать гарантии, что расчеты окажутся на 100% верны – ЖКХ нередко «пренебрегают» общепринятыми стандартами обслуживания потребителей.

В частном секторе, при монтаже теплообменника к собственной системы отопления, точность расчета на ступень выше: вы всегда уверены в работе своего котла и можете указать точную температуру теплоносителя.

Наши специалисты помогут вам выполнить правильный расчет теплообменника для ГВС и подобрать наиболее подходящую модель. Расчет выполняется бесплатно и занимает не более 20 минут – укажите свои данные и мы вышлем вам результат.

Теплообменники ГВС

Пластинчатый теплообменник ГВС: схема обвязки и расчет

Обеспечить себе в доме или квартире горячее водоснабжение можно многими способами и непосредственный нагрев, например прямоточным электронагревателем или бойлером – не самый эффективный способ. В простоте и надежности отлично зарекомендовал себя пластинчатый теплообменник ГВС. Если есть источник тепла, например автономное отопление или даже централизованное, то тепло для нагрева воды вполне разумно взять от них, не тратя дорогостоящее электричество для этих целей.

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 теплообменника

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

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

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

Теплообменник включается между двумя контурами:

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

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

Основные характеристики пластинчатого теплообменника:

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

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

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

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

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

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

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

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.

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.

что это такое, как сделать своими руками для частного дома, принцип работы системы

Чтобы увеличить уровень комфорта своего жилища, владельцы прибегают к использованию различных приспособлений. Бесперебойное водоснабжение горячей и холодной водой остается наиболее актуальным вопросом. Среди разного рода устройств, обеспечивающих подобные нужды, можно выделить теплообменник от отопления для горячей воды.

Особенности

Данный прибор дает возможность в значительной степени расширить функциональные возможности оборудования, основным назначением которого является обогрев помещений. Поскольку подача холодной и горячей воды является фактором, свидетельствующим о благоустроенности жилого дома, наличие эффективного оборудования для этой цели является обязательным.

С водоснабжением холодной водой в частных домах ситуация обстоит несколько проще, чем с ГВС. Горячее водоснабжение представляет собой более сложную систему, где продуктивность работы напрямую зависит от нагревательного механизма. В роли такого элемента довольно часто выступает отопительный бытовой котел.

В продаже существует огромное количество подобных агрегатов, которые различаются по своим конструктивным особенностям. Исходя из этого, нагрев жидкости будет осуществляться по-разному. К одному из вариантов, который в последнее время получил широкое распространение, стоит отнести теплообменник для горячего водоснабжения.

Устройство имеет такое название благодаря своей главной функции – в теплообменниках происходят процессы обмена температурами. А поскольку дело касается ГВС, становится понятно, что тепловая энергия от горячей воды из отопления передается холодной, чтобы та достигла нужной температуры. На некоторых предприятиях используются воздушные теплообменники с вентиляторами, кроме того, существуют теплообменники для дымохода, которые позволяют экономить тепловую энергию.

Особенность процесса заключается в том, что горячая вода из отопительной системы циркулирует через теплообменник, при этом отдавая определенную часть тепла холодной жидкости, находящейся в какой-либо емкости. Обычно в роли резервуара выступает бойлер. А весь процесс именуется косвенной технологией нагрева, поскольку в ходе обеспечения нужной температуры воде не происходит непосредственного контакта энергоносителя с конструкцией подогрева системы подачи воды.

На работу теплообменника оказывают влияние следующие факторы:

  • площадь контакта двух сред и самого агрегата;
  • показатели теплопроводности материалов, которые использовались при изготовлении конструкции;
  • разница в температуре между холодной водой и водой из системы отопления. Чем больше это значение, тем меньше будет эффективность работы прибора.

Некоторые мастера для домашнего применения в качестве такого устройства используют самодельные изделия, которые будут выполнять передачу тепла между жидкими средами.

Виды и принцип работы

Теплообменное оборудование на современном рынке представлено в большом многообразии.

Весь имеющийся ассортимент товаров данной линейки можно разделить на такие два вида, как:

  • пластинчатые агрегаты;
  • кожухотрубные устройства.

Последняя разновидность за счет низкого показателя КПД, а также больших размеров почти не реализуется сегодня на рынке. Пластинчатый теплообменник состоит из одинаковых пластин гофрированного типа, которые фиксируются к прочной станине из металла. Элементы расположены в зеркальном отражении относительно друг друга, а между ними имеются стальные и резиновые уплотнители. От размеров и количества пластин напрямую зависит полезная площадь теплообмена.

Пластинчатые приборы можно разделить на два подвида исходя из конфигурации, такие как:

  • паяные агрегаты;
  • разборные теплообменники.

Разборные устройства отличаются перед продукцией паяного типа сборки тем, что при первой же необходимости приспособление можно модернизировать и подстроить под личные нужды, например, добавить либо же удалить определенное количество пластин. Разборные теплообменники востребованы в областях, где для бытовых нужд используется жесткая вода, за счет особенностей которой на элементах агрегата скапливается напить и различные загрязнения. Эти новообразования отрицательно сказываются на эффективности работы устройства, поэтому нуждаются в регулярной очистке, а благодаря своей конфигурации такая возможность есть всегда.

Кроме того, теплообменники разборного типа отличаются компактными размерами, за счет отсутствия зажимной конструкции в системе.

Неразборные устройства выделяются следующими особенностями:

  • высокий уровень устойчивости к высокому давлению и колебаниям температуры;
  • большой эксплуатационный срок;
  • небольшой вес.

Чистка паяных агрегатов происходит без разборки всей конструкции.

Если налицо стало ухудшение работы прибора по истечении определенного периода использования, то специалисты рекомендуют приобрести специальный реагент, который поможет справиться с новообразованиями и накипью внутри теплообменника.

Из расчета вида и варианта установки агрегата следует выделить два типы теплообменников для горячей воды от отопления.

  • Теплообменники внутреннего типа расположены в самих нагревательных приборах – печах, котлах и других. Монтаж такого рода позволяет получить максимальную эффективность в ходе эксплуатации изделий, поскольку потери тепла на нагрев корпуса будут минимальными. Как правило, такие устройства уже на стадии изготовления котлов встраиваются в него. Это в значительной степени облегчает монтаж и пусконаладочные работы, поскольку требуется только выполнить настройку необходимого режима работы теплообменника.
  • Внешние теплообменники необходимо подключать отдельно от источника тепловой энергии. Такие устройства актуальны для использования в случаях, когда работа прибора зависит от удаленного источника отопления. В качестве примера выступают дома, в которых предусмотрено централизованное отопление. В таком варианте бытовой агрегат, нагревающий воду, выступает в роли внешнего приспособления.

Теплообменники внешнего типа имеют более низкий показатель эффективности работы в сравнении с внутренними устройствами.

Принимая во внимание вид материала, из которого выполняются проборы, стоит выделить следующие модели:

  • стальные теплообменники;
  • приборы, выполненные из чугуна.

Кроме того, выделяются системы с медной пайкой. Они используются для централизованного отопления многоквартирных домов.

Никелевый припой рекомендован для отопительных систем, которые эксплуатируются в промышленной сфере либо в ходе контакта с химически агрессивными теплоносителями.

Особенностями чугунного оборудования стоит считать следующие его характеристики:

  • сырье довольно медленно остывает, что позволяет экономить на работе всей отопительной системы;
  • материал имеет высокие показатели теплопроводности, всем изделиям из чугуна присущи свойства, при которых он очень быстро нагревается и отдает тепло другим элементам;
  • сырье отличается стойкостью к образованию накипи на основании, кроме того, он более устойчив к коррозии;
  • при помощи монтажа дополнительных секций можно увеличить мощность и функциональные возможности агрегата в целом;
  • продукцию из этого материала можно транспортировать по частям, разбив его на секции, что облегчает процесс доставки, а также монтаж и работы по обслуживанию теплообменника.

Как и у любого другого товара, у подобного зависимого прибора имеются следующие недостатки:

  • чугун отличается небольшой устойчивостью к резким температурным колебаниям, подобные явления могут быть чреваты образованием трещин на приборе, что отрицательно скажется на показателях мощности теплообменника;
  • даже имея большие размеры, чугунные агрегаты очень хрупкие, исходя из чего механические повреждения, в особенности в ходе транспортировки продукции, могут серьезно повредить его;
  • материал склонен к сухой коррозии;
  • большая масса и габариты прибора иногда усложняют разработку и монтаж системы.

Стальные теплообменные приборы для подачи горячей воды примечательны следующими достоинствами:

  • высокий показатель теплопроводности;
  • небольшая масса продукции. Сталь не утяжеляет систему, поэтому подобные устройства являются оптимальным вариантом в случае, когда необходим теплообменник, задачей которого является обслуживание большой площади;
  • стальные агрегаты устойчивы к механическим воздействиям;
  • теплообменник из стали не реагирует на колебания температур внутри конструкции;
  • материалу присущи хорошие показатели эластичности, однако, длительный контакт с сильно нагретой либо охлажденной средой может привести к образованию трещин в области сварных швов.

К минусам приборов относятся следующие особенности:

  • предрасположенность к электрохимической коррозии. Поэтому при постоянном контакте с агрессивной средой эксплуатационный срок прибора существенно сократится;
  • в устройствах отсутствует возможность увеличения эффективности работы;
  • стальной агрегат очень быстро теряет тепло, что чревато повышенным расходом топлива для продуктивного функционирования;
  • низкий уровень ремонтопригодности. Своими руками починить устройство практически невозможно;
  • окончательная сборка теплообменника из стали производится в условиях цеха, где он был изготовлен. Агрегаты представляют собой монолитные блоки больших размеров, за счет чего возникают сложности с их доставкой.

Некоторые производители, чтобы увеличить качество стальных теплообменников, покрывают его внутренние стенки чугуном, благодаря этому возрастает надежность конструкции.

Схема подключения

Работы по монтажу включают в себя установку и подключение прибора к необходимым коммуникациям. Технология работ зависит от типа теплообменника для горячего водоснабжения, а также от места его установки в помещении. Для монтажа устройства внутреннего типа необходимо лишь подключение его к системе ГВС.

Технология выполнения работ сводится к присоединению соответствующих патрубков в разрыв отвода от трубопровода холодного водоснабжения и новой системы подачи горячей воды. Внешние агрегаты располагаются вблизи от источника питания. Устройство нужно подключить в разрыв магистрали, система ГВС подводится к выходному патрубку, на входной патрубок проводится подключение отвода холодного водоснабжения.

После выполнения всех вышеперечисленных действий выполняется настройка и запуск теплообменника. При подключении приборов необходимо помнить, что все входящие и выходящие линии требуют наличия специальных вентилей, за счет которых при необходимости можно выполнить отсоединение теплообменника от системы отопления для выполнения обслуживания или ремонтных работ.

Как сделать?

Для того чтобы самостоятельно сделать теплообменник для горячей воды от отопления, в первую очередь стоит определиться с выбором типа устройства. Проще всего будет сделать устройство бойлерного типа. Агрегат представляет собой бочку с теплоносителем, внутри которой будет расположен змеевик для нагрева ГВС.

Для выполнения работ понадобятся следующие материалы и изделия:

  • металлическая трубка и бак;
  • анод;
  • регулятор мощности.

Трубка скручивается в спираль, в емкости выполняются два отверстия, нижнее будет использовано для подвода холодной воды, верхнее – для горячей. Можно также сделать так называемую трубную доску. Такое изделие состоит из трубок, которые присоединяются к двум пластинкам с отверстиями. Пластины отсекают друг от друга емкости, в первой происходит поступление холодной воды и вывод нагретой, вторая емкость используется для циркуляции воды, увеличивая длину трубок и площадь контакта. Такое устройство опускается в корпус теплоносителя, который нагреет воду в трубках.

Советы

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

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

Более подробно о теплообменниках вы можете узнать из видео.

Страница не найдена | Теплообменники Ридан

Страница не найдена | Теплообменники Ридан

Выберите город из списка

Всего два простых шага
для расчета теплообменника

Для чего вам необходим теплообменник?

  • отопление
  • горячее
    водоснабжение
  • технология
    вентиляция

Основные характеристики

Укажите данные, которые вы знаете

далее

я не знаю этих данных

Какие данные вы знаете?

Укажите любые из перечисленных данных

Куда отправить расчет?

Мы произвели подбор необходимого оборудования,
укажите электронную почту для отправки нашего предложения

Нажимая на кнопку “Отправить”, я даю согласие на обработку своих персональных данных

Позвоните нам по номеру:

Запрос прайса

Отправим прайс на вашу почту в течение 5 минут

Нажимая на кнопку «Получить актуальный прайс», я даю согласие на обработку своих персональных данных

Расчет теплообменника онлайн

Заполните онлайн форму для бесплатного расчета теплообменного аппарата.

Исходные данные для расчета

Сфера применения ПТО:

Выберите сферу примененияОтоплениеГВС

Единицы изменения:

Выберите единицу измеренияТепловая нагрузка (кВт/ч)Массовый расход (Т/ч)

Рассчитать

Скачать опросный лист

Загрузить фото шильдика

Расчет теплообменника

Тепловая нагрузка (мощность)

Применение ПТО

ОтоплениеГВС одноступенчатаяГВС двухступенчатаяВентиляцияТехнологические нуждыДругое (в примечании)

Ваш расчёт почти готов! Оставьте свои данные, чтобы мы могли подобрать лучший вариант.

Рассчитать теплообменник

Нажимая на кнопку “Рассчитать теплообменник”, я даю согласие на обработку своих персональных данных

Узнать стоимость

Товар:

Теплообменник для горячего водоснабжения (ГВС)

Вы можете купить теплообменник для ГВС у нас. Мы осуществляем быстрый расчет теплообменника. Наличие комплектующих на складе обеспечивает наикратчайшие сроки изготовления теплообменника ГВС.


Для комфортного проживания человеку необходимо наличие горячей воды в квартире (доме). Подогрев горячей воды как в многоквартирном доме, так и в частном, осуществляется при помощи пластинчатого теплообменника.

 

Варианты получения горячей воды

  1. В многоквартирный дом горячая вода приходит из котельной или ЦТП. Там холодная вода подогревается в пластинчатом теплообменнике сетевой или котловой водой.
  2. В подвале многоквартирного дома установлен теплообменник. Он нагревает холодную воду до температуры горячей воды, используя сетевую воду из теплосети в качестве теплоносителя.
  3. В частном доме горячая вода образовывается в паяном теплообменнике двухконтурного котла.
  4. Изредка используют (чаще в коттеджах) бойлера- греющие накопительные ёмкости.

Используется два варианта присоединения теплообменника ГВС к тепловой сети

  • двухступенчатая смешанная схема
  • одноступенчатая параллельная схема

 

Одноступенчатая схема ГВС

При параллельной (одноступенчатой) схеме присоединения теплообменника расход охлаждаемой среды (сетевой воды) пропорционален тепловой нагрузке горячего водоснабжения. Данную схему используют в том случае, когда отношение максимальных нагрузок QГВС/Qотопл  меньше 0,2 или больше 1,0.

 

Двухступенчатая схема ГВС

Теплообменник по этой схеме работает в широком диапазоне изменения расходов охлаждаемой и нагреваемой сред. Двухступенчатая схема ГВС применяется при условии, что отношение максимальной тепловой нагрузки системы горячего водоснабжения к тепловой нагрузке системы отопления (QГВС/Qотопл) находится в интервале значений от 0,2 до 1. Основное достоинство данного способа подключения ГВС- экономичность, т.к. происходит использование тепла обратной воды из системы отопления.

При использовании двухступенчатой схемы подключения теплообменника ГВС нагрев воды осуществляется либо в двух теплообменных аппаратах, либо в теплообменнике моноблочного исполнения. Более дешевый вариант- применение моноблока. При применении двухступенчатой схемы ГВС монтаж значительно усложняется, но повышается КПД системы.

Теплообменный аппарат первой ступени предварительно нагревает холодную воду смесью двух потоков греющей воды, один из которых вышел из системы отопления, а другой- из второй ступени теплообменника.

Теплообменный аппарат второй ступени рассчитывается таким образом, чтобы охладить поток греющего теплоносителя отобранного из тепловой сети до температуры воды на выходе из системы отопления. Вторая ступень теплообменника догревает воду до заданной температуры частично нагретую в первой ступени. Греющая вода для второй ступени отбирается из подающего трубопровода тепловой сети.

 

Как купить теплообменник для системы ГВС

Вы можете купить теплообменник для горячего водоснабжения у нас. Для расчета цены пластинчатого теплообменника необходимо заполнить опросный лист и выслать в наш адрес. После чего специалисты «Тепло-Полис» произведут расчет с минимальной стоимостью теплообменника и оптимальным соответствием техническим характеристикам.

Теплообменник для горячей воды от отопления

Основная область применения пластинчатых теплообменников, это получение горячей воды от отопления. Справедливый вопрос, зачем нужен теплообменник, если горячую воду можно напрямую брать из системы отопления без всяких дополнительных затрат, тем более что говоря, что она по качеству соответствует той, которую сейчас привозят в офисы и продают в магазинах в пятилитровых бутылях.

Скажем просто это запрещено по нескольким соображением:

  • приготовление исходной воды для системы отопления дорого;
  • подпитка новой сырой водой плохо сказывается на котлах установленных в котельных;
  • иногда для умягчения воды и естественно отложений в трубах используется химические добавки, комплексоны, а они не так уж безвредны для организма человека;
  • трубы, по которым вода подается через тепловые пункты, а через них в теплообменники не так уж и чисты, они рассчитаны на техническую воду, а какие микробы поселились в них за долгие годы их существования известно только богу, ведь они служат не менее 30 лет, и при этом летом пустые.

Именно поэтому проектировщики совместно с конструкторами и придумали теплообменник, который, забирая тепло из системы отопления, приготавливает или нагревает горячую воду безвредную для нашего здоровья. Именно поэтому вода в системе отопления проходящая через теплообменники не должна быть ниже 70 градусов, при такой температуре погибают основные микробы, живущие в закрытой системе отопления.

Основные преимущества пластинчатых теплообменников для горячей воды от отопления перед классическими. Затраты на обслуживание.

Схема индивидуального теплового пункта с теплообменником для подачи горячей воды от отопления в многоэтажный жилой дом.

До недавнего времени основным видом теплообменников, вырабатывающих воду для ГВС, были громоздкий кожухотрубный теплообменник, и только совсем недавно им на смену пришли более компактные и эффективные пластинчатые теплообменники, которые не хуже справляются со своей задачей – получением горячей воды от отопления.

Подключение пластинчатых теплообменников к системе отопления имеет ряд неоспоримых преимуществ и выгод это:

  • Недорогой монтаж, особенно доставка в подвальное помещение;
  • Легкое обслуживание, оно необходимо только раз в год – для очистки и промывки внутренних полостей пластинчатого теплообменника, как со стороны отопления, так и со стороны горячей воды;
  • Устойчивость к гидравлическим ударам и перепадам температур, из-за этих перепадов обычный теплообменник сплошь покрывается грибками и наростами по течам;
  • Легкая автоматизация, простой доступ к обслуживанию, малая собственная площадь, излучающая тепло в помещение.

Если кто был в старых бойлерных, знает, какая там стоит жара, а за это тепло выброшенное на ветер. Потребителю, т.е. нам с вами приходиться платить не малые деньги за это тепло, так и не использованное для приготовления горячей воды.

Благодаря замене обычных классических теплообменников на пластинчатые теплообменники для получения горячей воды от отопления:

  • существенно снижаются финансовые расходы на нагрев горячей воды для населения.
  • Улучшается качество и температурный режим горячей воды.
  • И главное — не требуется проводить отдельный трубопровод для горячего водоснабжения жилого дома от котельной.

Схема компактного блочного теплового пункта с паяными пластинчатыми теплообменниками

При полном сроке службы, а это не менее 25 лет, теплообменник для горячей воды от отопления потребует от вас на обслуживание и запасные части не более 25% его общей стоимости, а постоянное наличие горячей воды в доме залог здоровья и оберег для нервной системы.

Пластинчатый теплообменник

— обогрейте дом и горячую воду

Этот пост может содержать партнерские ссылки, поэтому я зарабатываю комиссию.

Пластинчатый теплообменник — это устройство, в котором используются металлические пластины для передачи температуры от одной жидкости к другой.

С помощью циркуляционного насоса жидкость прокачивается по пластинам в противоположных направлениях, обеспечивая теплопередачу.

Основным преимуществом пластинчатого теплообменника является площадь поверхности, заключенная внутри блока .

Тонкие пластины, уложенные друг на друга, позволяют жидкости контактировать с большой площадью поверхности, сохраняя при этом относительно небольшие размеры теплообменника.

Небольшие паяные теплообменники обычно используются для нагрева воды для бытового потребления.

Их небольшой размер и отличные характеристики делают их популярным выбором для многих домов .

Этот 50-пластинчатый паяный теплообменник используется для обогрева всего моего дома.

Горячая вода перекачивается из уличной дровяной печи через теплообменник.

Теплообменник затем передает тепло от уличной дровяной печи в систему отопления плинтуса моего дома, где горячая вода используется для обогрева моего дома.

С помощью этой системы я сбрасываю температуру домашнего котла на ноль, но все же использую зональные термостаты для прокачки горячей воды через плинтусы, обогревая дом .

Теплообменник заменяет котел, поэтому теперь я просто сжигаю дрова вместо дорогостоящего топлива.

Красный циркуляционный насос на этом рисунке используется для перекачивания воды из уличной дровяной печи через паяный теплообменник.

Затем вода поступает к моему водонагревателю, где другой теплообменник нагревает мою горячую воду.

Затем вода рециркулирует обратно в уличную дровяную печь для повторного нагрева дровами.

Типы и варианты пластинчатого теплообменника

Для нагрева воды для бытового потребления обычно используются теплообменники двух типов.

Паяный теплообменник или теплообменник с боковым отводом.

В некоторых установках используется небольшой паяный теплообменник с 10 или 20 пластинами, подключенный к источнику холодной воды, который питает водонагреватель.

При использовании этого метода холодная вода нагревается теплообменником до того, как она попадает в водонагреватель.

Паяные теплообменники могут забиться кальцием, ржавчиной или другими отложениями, обнаруженными в воде. .

Для предотвращения этого в большинстве установок используются муфты или быстроразъемные соединения, позволяющие снять и очистить теплообменник.

Если у вас жесткая вода, возможно, придется ежегодно снимать теплообменник для его очистки.

Грязный или забитый теплообменник резко снижает его производительность. .

В теплообменнике с боковым отводом используется термосифонный процесс для медленной циркуляции воды через теплообменник без использования каких-либо механических насосов.

Скорость восстановления бокового теплообменника намного ниже, чем у пластинчатого теплообменника, но они менее подвержены забиванию водными отложениями.

Общий

Стоимость пластинчатого теплообменника обычно зависит от количества пластин, которое он содержит.

При использовании в сочетании с дровяной печью на открытом воздухе они могут быть эффективным способом обогрева как вашего дома, так и горячего водоснабжения .

Перед покупкой посмотрите на различные стили и варианты и выберите размер, который будет эффективно нагревать ваше предназначение.

Водо-водяные теплообменники для использования в системах водяного отопления

После отопления и охлаждения дома водонагреватель, вероятно, потребляет максимум энергии в каждом современном американском доме.Подогрев воды необходим в каждом доме для снабжения питьевой водой в более холодных регионах, горячего водоснабжения для мытья, спа и подогрева бассейнов. При таком широком спектре применений и огромном потреблении энергии крайне важно иметь эффективный нагревательный механизм, который в то же время был бы рентабельным и простым в обслуживании.

Это требует паяного пластинчатого теплообменника для горячей воды для бытового потребления. Этот тип водо-водяного теплообменника может быть легко установлен вместе с уличным котлом на дровах или обычными пропановыми (или газовыми) котлами.Его также можно эффективно использовать с бойлером, работающим на солнечной энергии, для передачи тепла.

В более холодных северных регионах довольно распространены котлы на дровяной печи. Эти котлы окружены рубашкой из труб, содержащих жидкости на основе гликоля с низкими температурами замерзания. По этой причине воду из резервуара для воды нельзя нагревать напрямую или позволять смешиваться с жидкостью в рубашке. Здесь используется теплообменник для горячего водоснабжения, такой как паяный пластинчатый теплообменник, который эффективен, занимает меньше места и проще в обслуживании по сравнению с традиционными теплообменниками.Более холодная вода из резервуара для воды или источника питьевой воды проходит через один конец этого теплообменника, а нагретая жидкость из рубашки котла проходит через другой конец. Обмен тепловой энергией между двумя жидкостями происходит без фактического контакта в течение нескольких минут, а желаемая температура воды в резервуаре достигается контролируемым образом без какого-либо загрязнения.


Как и выше, теплообменник для горячей воды также важен там, где установлен бойлер, работающий на солнечной энергии. Опять же, трубки солнечного водонагревателя содержат жидкость особого состава, которая предотвращает или, по крайней мере, сводит к минимуму потерю эффективности, вызванную накипью.Бытовая вода может содержать определенные растворенные соли, которые могут повредить трубы солнечного водонагревателя и привести к огромным счетам за ремонт. Теплообменник горячей воды для бытового потребления, такой как паяный пластинчатый теплообменник, является идеальным решением в таком случае. Нагретая жидкость из водогрейного котла, работающего на солнечной энергии, подается с одного конца, а более холодная вода из резервуара для воды течет с другого конца. Металлическая поверхность между двумя жидкостями действует как барьер для физического контакта и способствует передаче тепла.Нагретая жидкость теряет тепло, а вода в баке нагревается. Более холодная жидкость отправляется обратно в котел, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута оптимальная температура воды.

Теплообменники горячей воды для бытового потребления играют большую роль в нашей повседневной жизни. Однако с постоянным сокращением площадей, увеличением рабочего времени и ростом затрат на обслуживание предметов домашнего обихода, становится все более важным выбирать такие вещи, как теплообменники, с умом. Паяный пластинчатый теплообменник для горячей воды не только компактен, но и очень эффективен, практически не требует обслуживания и идеально подходит для домашнего использования.

Добавление водо-водяного теплообменника для нагрева воды для бытового потребления — отличный способ повысить доступность горячей воды. Наши водо-водяные теплообменники специально разработаны для передачи тепла от одной среды к другой.

Интернет-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии.

курсов. «

Рассел Бейли, П.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации. «

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

»

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов ».

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения. «

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам ».

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо «.

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь печатный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии. «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать где

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень порекомендовал

вам на любой PE нужно

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий.»

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительно

аттестат. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и

в хорошем состоянии. «

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, П.Е.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Строительство курс и

очень рекомендую

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс.

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность скачать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея заплатить за

материал

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Системы распределения горячей воды — обзор

5.5.4.3 Распределительная сеть

Системы централизованного теплоснабжения могут отличаться по размеру от охвата целых городов сетью первичных труб большого диаметра, соединенных с вторичными трубами, которые, в свою очередь, соединяются с третичными трубами, которые могут подключение к 10–50 зданиям. Некоторые схемы централизованного теплоснабжения могут быть рассчитаны только на потребности небольшой деревни или района города, и в этом случае потребуются только вторичные и третичные трубы.

Потери давления подвержены как проточному пару, так и горячей воде. В системах распределения горячей воды могут использоваться промежуточные подкачивающие насосы для повышения давления в точках между ТЭЦ и потребителем. Из-за более высокой плотности воды колебания давления, вызванные перепадом высот в системе горячего водоснабжения, намного больше, чем в паровых системах. Это может отрицательно сказаться на экономических показателях системы горячего водоснабжения, поскольку требует использования трубопроводов и / или подкачивающих насосов более высокого класса давления или даже теплообменников, используемых в качестве ограничителей давления.

Системы горячего водоснабжения делятся на три температурных класса:

системы горячего водоснабжения с температурой подачи более 175 ° C;

среднетемпературные системы горячего водоснабжения (MTHW) обеспечивают температуру в диапазоне 120–175 ° C; и

низкотемпературные системы горячего водоснабжения (LTHW) обеспечивают температуру 120 ° C или ниже.

В идеале подходящий размер трубы должен определяться на основе экономического исследования стоимости жизненного цикла строительства и эксплуатации.Однако на практике это исследование проводится редко из-за требуемых усилий. Вместо этого при проектировании часто используются критерии, выведенные из практики. Эти критерии обычно принимают форму ограничений на максимальную скорость потока или перепад давления. Для паровых систем рекомендуется максимальная скорость потока 60–75 м / с [45]. Для водных систем европейцы используют критерий, согласно которому потери давления должны быть ограничены до 100 Па / м трубы [46].

Расчет расхода и давления в трубопроводной сети с ответвлениями, контурами, насосами и теплообменниками может быть затруднен без помощи компьютера.Методы, разработанные для бытовых систем распределения воды [47], могут применяться к системам распределения тепла с соответствующими модификациями. Большинство расчетов выполняется для установившегося состояния и имеет несколько исходных допущений (например, температуры, давления, потоки и / или нагрузки) для определенного момента времени. Некоторые программы компьютерного моделирования являются динамическими и временными входами расхода и давления для эффективного управления и оптимизации скорости вращения распределительных насосов.

Оптимальная расчетная модель разветвленных распределительных сетей горячего водоснабжения (рис.5.28) в установившемся режиме на основе метода линейного программирования был разработан [48] и будет представлен ниже.

Рисунок 5.28. Топология сети централизованного теплоснабжения.

Основы гидравлического расчета . Исходными данными для гидравлического расчета являются топология сети, схема производства горячей воды в ТЭЦ, расчетная тепловая нагрузка всех потребителей и начальные параметры теплоносителя.

Сеть централизованного теплоснабжения может быть представлена ​​графом с прямой связью, состоящим из конечного числа дуг (труб, насосов, теплообменников и фитингов), соединенных друг с другом вершинами (узлами) в качестве критических точек, тепловых станций, потребителей. , и узлы соединения.

Топология сети может быть полностью описана с помощью матрицы инцидентности и матрицы циклов, построенной для связанного графа. Каждый участок трубы состоит из двух труб — подающей и обратной — с одинаковыми размерами.

Гидравлический расчет дает диаметр трубы и потерю давления для каждого участка трубы. На основе этого расчета строятся профили давления в системе централизованного теплоснабжения в динамических и установившихся режимах. Например, на рис. 5.29 показан профиль давления для одной трубы длиной L между ТЭЦ и потребителем, где p 1 p 2 — потеря давления в подающей трубе, p2 − p ¯2 — потеря давления в установке потребителя, а p¯2 − p¯1 — потеря давления в обратном трубопроводе.

Рисунок 5.29. Напорный профиль для однотрубного сегмента.

Потери давления Δ p ij в трубе ij сети централизованного теплоснабжения можно рассчитать с помощью общего уравнения:

(5,33) Δpij = 8ρπ2 (λijLijDij + ζij) Gij2Dij4,

где ρ — плотность воды; L ij , D ij , G ij — длина, диаметр и выпуск трубы ij соответственно; λ ij — коэффициент трения, рассчитанный по формуле Колебрука – Уайта; и ζ ij — коэффициент малых потерь трубы ij .

Пренебрегая незначительной потерей давления, уравнение. (5.33) можно переписать как

(5.34) Δpij = 8ρλijπ2LijDij5Gij2

Экстремальные условия эксплуатации сети достигаются в самый холодный день года, а потребляемое тепло зависит от разницы между расчетной температурой в здании и наружной температура воздуха. Максимальная тепловая нагрузка потребителя рассчитывается как функция температуры наружного воздуха.

Максимальная тепловая нагрузка выражается расходом воды, потребляемой в узле, к которому подключен потребитель.Когда система работает с максимальной разницей температур Δ t max между подающей и обратной сетью, расход воды q j , сосредоточенный в узле j , выражается как

(5,35) qj = QjcpΔtmax ,

, где Q j — тепловая нагрузка потребителя j и c p — удельная теплоемкость воды при постоянном давлении.

Для каждого потребителя необходимо учитывать как минимальную, так и максимальную тепловую нагрузку в два критических момента самого холодного дня года. j .Эти нагрузки определяют соответствующие минимальные и максимальные расходы воды, сосредоточенные в каждом узле j и средний расход q j .

Для определения годового потребления энергии E для каждого насоса с достаточной практической точностью можно использовать следующее уравнение:

(5,36) E = 1ηGΠτu,

, где η — общий КПД насоса; G — расчетный расход рассматриваемой трубы, определенный с использованием средних расходов в узлах: q j ; Π — давление нагнетания, обеспечивающее работу сети до среднего расхода q j ; τ u — время использования системы отопления каждый год.

Модель оптимизации . Для сетей, снабжаемых насосом, в литературе предлагается использовать минимальные общие годовые затраты (ОДУ) в качестве критерия [49].

Для разветвленной тепловой сети расчетный расход G ij труб однозначно определяется концентрированным расходом q j , которые известны в узлах сети. Эти расчетные расходы имеют одинаковое значение в питающей и обратной сети, но с измененным знаком (G¯ij = −Gij).

Разряды G ij определены для рабочего состояния. Серия промышленных диаметров, которые можно использовать D k , ij ∈ [ D max, ij , D min, ij ] для каждой трубы ij устанавливаются с использованием предельных значений оптимальных диаметров D max, ij и D min, ij , вычисленных по уравнению

(5.37) Dmax (min), ij = 4GijπVmin (max), ij,

, где G ij — расчетный расход трубы ij и V min и V max являются пределами экономических скоростей.

Общая длина трубы ij , с напором G ij , может быть разделена на s ij сегментов ( k ) из D k , ij диаметров и x k , ij длины.Принимая во внимание уравнение Дарси-Вайсбаха. (5.34) выражение для перепада давления между двумя концами трубы может быть линеаризовано как

(5.38) pi − pj = ∑k = 1sijαk, ijxk, ij − Πij + ρg (ZTj − ZTi)

дюйм whichss

(5,39) αk, ij = 8ρλijGij | Gij | π2Dk, ij5,

где Π ij — активное давление дожимного насоса, встроенного в трубу ij , для нагнетания G ij ; г — ускорение свободного падения; ZT i и ZT j являются высотными отметками в узлах i и j соответственно.

Минимальный критерий ОДУ может быть выражен в виде целевой функции [48], включая инвестиционные затраты на сетевые трубопроводы и встроенные насосы, а также стоимость энергии накачки, как

(5,40) Fo = ∑ij = 1T∑k = 1sijck, ij ∗ xk, ij + eτu∑j = 1NS1ηjqj (pj − p¯j) + ∑ij = 1NP [Aijyij + Bij (rij + r¯ij) + eτu1ηij (GijΠij + G¯ijΠ¯ij)] → min,

где ck, ij ∗ — годовая удельная стоимость участка k трубы ij в зависимости от диаметра D k , ij [49]; е — стоимость электроэнергии; τ u — годовая продолжительность использования системы отопления; NS — количество источников тепла; НП — количество подкачивающих насосов; A ij и B ij — годовые фиксированные затраты и пропорциональные затраты с мощностью насоса, соответственно; r ij и r¯ij — максимальные мощности подкачивающего насоса, встроенного в подающий и возвратный трубопровод ij , соответственно, если r ij ≠ 0 и r¯ij ≠ 0 ; p j и p¯j — давления в узле j подающей и обратной сетей соответственно; G ij и G¯ij — расчетные расходы в трубопроводах ij подающей и обратной сети соответственно; и Πij, Π¯ij — активное давление в трубопроводе ij подающей и обратной сети, соответственно, на котором может быть установлен подкачивающий насос в непосредственной близости от узла и .

Целевая функция имеет в качестве неизвестных переменные решения x k , ij , r ij , r¯ij, p j , p¯j, Πij, Π¯ij, и сводит к минимуму общие годовые затраты.

Следовательно, значения переменных решения должны быть определены, чтобы минимизировать целевую функцию. сегментов между любыми двумя узлами равна длине между этими узлами:

(5.41) ∑k = 1sijxk, ij = Lij; (ij = 1,…, T),

где T — количество труб в сети.

эксплуатационные ограничения , которые записаны во всех узлах j или сегментах трубы ij для каждого из трех режимов работы, соответствующих минимальной, максимальной и средней нагрузке на нагрев:

( 5.42) pi − pj = ∑k = 1sijαk, ijxk, ij − Πij + ρg (ZTj − ZTi)

(5.43) p¯i − p¯j = −∑k = 1sijαk, ijxk, ij − Π¯ij + ρg (ZTj − ZTi)

(5.44) pj − p¯j≥δj

(5,45) rij≥GijΠij≥0

(5,46) r¯ij≥G¯ijΠ¯ij≥0

(5,47) rij≤Myij

(5,48) r¯ ij≤Myij

(5,49) hj≤pj≤Hj

(5,50) h¯j≤p¯j≤H¯j

(5.51) hj≤pj + Πij≤Hj

(5.52) h¯j≤ p¯j + Π¯ij≤H¯ij

(5.53) yij = {0,1}

(5.54) Xk, ij≥0

гидравлические ограничения , которые также записываются для каждого из трех указанных режимов работы:

(5.55) ∑i ≠ ji = 1NGij + qj = 0; (j = 1,…, N − NS)

(5.56) G¯ij = −Gij; (ij = 1, …, T)

где h j , H j и h¯j, H¯j — нижний и верхний пределы давления в каждом узле j подающей и обратной сети соответственно; δ j — минимальный перепад давления в узле j между подающим и обратным трубопроводом, обеспечивающий сброс q j через установку потребителей, подключенную к соответствующему узлу.

Ограничения (5.42) и (5.43) связывают новые переменные с перепадом давления в узлах сети. Переменные y ij могут иметь значение 0 или 1, если на трубе ij должен быть встроен подкачивающий насос или нет. Через неравенство (5.47) эти переменные связаны с максимальной мощностью накачки, где M обозначает константу с достаточно высоким значением. Уравнения. (5.49) и (5.51) ограничивают диапазон изменения давления в сети либо в узлах, либо на входе или выходе встроенных насосов.

Поскольку целевая функция (5.40) и ограничения (уравнения (5.41) — (5.56)) линейны относительно неизвестных системы, оптимальное решение может быть определено в соответствии с методом линейного программирования [50], используя Симплексный алгоритм [51]. Компьютерная программа была разработана на основе линейной модели оптимизации на языке программирования FORTRAN для ПК-совместимых микросистем.

Расход пара теплообменников

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких гофрированных металлических пластин, между которыми образовано несколько каналов, при этом первичная и вторичная жидкости протекают через чередующиеся каналы.Теплопередача происходит от первичной текучей среды пара к вторичной технологической текучей среде в соседних каналах по пластине. На рисунке 2.13.3 схематично показан пластинчатый теплообменник.

Гофрированный рисунок гребней увеличивает жесткость пластин и обеспечивает большую защиту от перепада давления. Такой рисунок также создает турбулентный поток в каналах, повышая эффективность теплопередачи, что делает пластинчатый теплообменник более компактным, чем традиционный кожухотрубный теплообменник.Содействие турбулентному потоку также исключает наличие застойных участков и, таким образом, уменьшает засорение. Пластины обычно имеют покрытие на первичной стороне, чтобы способствовать конденсации пара по каплям.

В прошлом на рынке паровых теплообменников доминировали кожухотрубные теплообменники, тогда как пластинчатые теплообменники часто использовались в пищевой промышленности и использовали водяное отопление. Однако последние достижения в области дизайна означают, что пластинчатые теплообменники теперь в равной степени подходят для систем парового отопления.

Пластинчатый теплообменник может обеспечивать как конденсацию, так и переохлаждение конденсата в одном блоке. Если конденсат сливается в атмосферный ресивер, за счет снижения температуры конденсата количество пара мгновенного испарения, теряемого в атмосферу через вентиляционное отверстие ресивера, также уменьшается. Это может устранить необходимость в отдельном переохладителе или системе регенерации пара мгновенного испарения.

Хотя номинальную площадь теплопередачи теоретически можно рассчитать с помощью уравнения 2.5.3, пластинчатые теплообменники являются патентованными и обычно указываются после консультаций с производителями.

Разборные пластинчатые теплообменники (пластинчато-рамные теплообменники)

В пластинчатом теплообменнике с разборками пластины зажаты вместе в раме, и тонкая прокладка (обычно из синтетического полимера) герметизирует каждую пластину по краю. Стяжные болты, расположенные между пластинами, используются для сжатия пакета пластин между пластиной рамы и прижимной пластиной. Такая конструкция позволяет легко демонтировать устройство для очистки и позволяет изменять производительность устройства путем простого добавления или удаления пластин.

Использование прокладок придает пакету пластин определенную гибкость, обеспечивая некоторую устойчивость к термической усталости и резким перепадам давления. Это делает некоторые типы разборных пластинчатых теплообменников идеальным выбором в качестве парового нагревателя для мгновенного горячего водоснабжения, где пластины будут подвергаться определенному количеству циклических тепловых колебаний.

Ограничение при использовании пластинчатого теплообменника с разборными разводками заключается в диапазоне рабочих температур прокладок, что накладывает ограничение на давление пара, которое может использоваться в этих установках.

Паяные пластинчатые теплообменники

В паяном пластинчатом теплообменнике все пластины спаяны вместе (обычно с использованием меди или никеля) в вакуумной печи. Это усовершенствованный пластинчатый теплообменник с разборными разъемами, разработанный для обеспечения большей устойчивости к более высоким давлениям и температурам при относительно низкой стоимости.

Однако, в отличие от разборного блока, паяный пластинчатый теплообменник нельзя демонтировать. Если требуется очистка, ее следует либо промыть обратной промывкой, либо очистить химическим способом.Это также означает, что эти блоки бывают стандартного размера, следовательно, большие размеры являются обычным явлением.

Хотя паяный теплообменник имеет более прочную конструкцию, чем разборный теплообменник, он также более подвержен термической усталости из-за своей более жесткой конструкции. Поэтому следует избегать любых внезапных или частых изменений температуры и нагрузки, а также следует уделять больше внимания контролю со стороны пара, чтобы избежать теплового напряжения.

Паяные теплообменники больше подходят (и в основном используются) для приложений, где колебания температуры медленные, например, при обогреве помещений.Их также можно успешно использовать с вторичными жидкостями, которые постепенно расширяются, такими как термальное масло.

Сварные пластинчатые теплообменники

В сварном пластинчатом теплообменнике пакет пластин скрепляется сварными швами между пластинами. Использование методов лазерной сварки позволяет пакету пластин быть более гибким, чем пакет паяных пластин, что позволяет сварному устройству быть более устойчивым к пульсациям давления и термоциклированию. Высокие рабочие пределы температуры и давления сварного агрегата означают, что эти теплообменники обычно имеют более высокие технические характеристики и больше подходят для тяжелых условий эксплуатации в обрабатывающей промышленности.Они часто используются там, где требуется высокое давление или температура, или когда необходимо нагревать вязкие среды, такие как масло и другие углеводороды.

Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубный теплообменник, вероятно, является наиболее распространенным методом косвенного теплообмена в промышленных процессах. Кожухотрубный теплообменник состоит из пучка труб, заключенных в цилиндрическую оболочку. Концы трубок вставлены в трубные решетки, которые разделяют первичную и вторичную жидкости.

Если в качестве теплоносителя используется конденсирующийся пар, теплообменник обычно горизонтальный, а внутри трубок происходит конденсация. Переохлаждение также может использоваться как средство для возврата некоторого дополнительного тепла из конденсата в теплообменнике. Однако, если степень необходимого переохлаждения относительно велика, часто удобнее использовать отдельный охладитель конденсата.

теплообменников воздух-воздух для более здоровых энергоэффективных домов — Публикации

Конденсация на окнах и другие проблемы с влажностью вероятны в доме с повышенной атмосферой, в котором нет воздухообменников.Это проблема как для людей, так и для дома. Подача наружного воздуха и отработанного воздуха в помещении (вентиляция) разбавляет или удаляет загрязнители и влагу из помещения. Возникает вопрос: как удалить влагу и загрязняющие вещества, сохранив при этом нагретый или охлажденный воздух? Теплообменник воздух-воздух решит эту проблему. Воздухообменники передают тепловую энергию воздуха в помещении поступающему свежему воздуху, позволяя отводить влагу и загрязняющие вещества, но сохраняя тепло. В этой публикации описаны причины использования теплообменников воздух-воздух, технология теплообменников, преимущества их установки и некоторые советы по выбору теплообменника, подходящего для вашего дома.

Почему вентиляция вызывает беспокойство?

Раньше энергия была дешевле, чем изоляция, и строители меньше заботились об утеплении дома. По мере того, как время шло и цены на энергию росли, домовладельцы начали сокращать расходы, утепляя чердаки, стены и подвалы, что остановило крупномасштабную передачу тепла.

В последнее время из-за высоких затрат на электроэнергию и лучших материалов домовладельцы и строители устраняют небольшие утечки воздуха вокруг дверей, окон, водопровода и даже пластин выключателя света.В некоторых домах эта естественная инфильтрация воздуха теперь заменяет внутренний воздух каждые 4-10 часов, по сравнению с каждые 30 минут 40 лет назад. К сожалению, это уменьшение поступления наружного воздуха в конструкцию может привести к проблемам с качеством воздуха в помещении. Двумя наиболее распространенными проблемами качества являются избыточная влажность
и загрязняющие вещества.

Относительная влажность — это отношение количества водяного пара в воздухе к максимальному количеству водяного пара, которое воздух может удерживать при определенной температуре.Точка росы — это температура, при которой относительная влажность составляет 100 процентов и образуется конденсат.

Теплый воздух может удерживать больше водяного пара, чем холодный. В теплый летний день температура может составлять 85 градусов по Фаренгейту (° F) с уровнем относительной влажности 50 процентов, что делает точку росы 71 ° F.

По мере охлаждения воздуха температура приближается к точке росы или точке, где водяной пар начинает оседать из воздуха. Например, когда воздух охлаждается при температуре 85 ° F, относительная влажность увеличивается, а при температуре 70 ° F на прохладных поверхностях образуется конденсат.Воздух при температуре 70 ° F и относительной влажности 40% имеет относительную влажность около 80% при охлаждении до 50 ° F. Воздух при температуре 20 ° F и относительной влажности 90% имеет относительную влажность 23% при нагревании до 60 ° F. Грубо говоря, падение температуры на 20 ° F снижает водоудерживающую способность вдвое и удваивает относительную влажность.

В тесных домах деятельность человека, такая как душ, сушка одежды и приготовление пищи, повышает относительную влажность до проблемного уровня, что приводит к конденсации на окнах и высокой влажности, что может привести к росту плесени.Рекомендуемая относительная влажность для людей составляет около 50 процентов, чтобы свести к минимуму кровотечение из носа, сухость кожи и другие физические недуги. Северный климат не может поддерживать такой уровень влажности зимой. Когда теплый влажный воздух соприкасается с прохладными поверхностями, на поверхности конденсируется влага, если она ниже точки росы.

Так же, как вода конденсируется в стакане с ледяной водой, конденсат образуется на холодных поверхностях дома. Это может произойти на окнах, дверях, полах и даже внутри стен.Устойчивые влажные условия могут вызвать повреждение конструкции и связанные с этим проблемы с гнилью и плесенью. Идеальная влажность для северных равнин зимой составляет от 30 до 40 процентов, что является компромиссом между идеальными условиями для людей и строениями, в которых они обитают.

Измерение влажности в домашних условиях

Используйте гигрометр (Рисунок 1) или измеритель относительной влажности, чтобы проверить конструкцию на относительную влажность. Гигрометры могут иметь циферблат или цифровой индикатор. Цифровые гигрометры не всегда точнее.В продаже имеются более дорогие модели, которые обычно должны иметь более высокую степень точности. Более дорогие гигрометры обычно имеют точность в пределах 5 процентов от фактической относительной влажности. Все гигрометры требуют калибровки для повышения уровня точности. При покупке гигрометра проверьте рабочий диапазон, потому что электронные гигрометры могут иметь минимальный уровень относительной влажности, который они могут считывать, например 20 процентов.

Рисунок 1.Примеры измерителей относительной влажности, также известных как гигрометры.
(Фото Карла Педерсена)

Для калибровки гигрометра возьмите воздухонепроницаемую емкость, по крайней мере, в три раза превышающую размер гигрометра. Примеры включают полиэтиленовый пакет с застежкой-молнией, контейнер для хранения продуктов с плотно закрывающейся крышкой или банку из-под кофе с оригинальной крышкой. Поместите чашку с водой в герметичную емкость вместе с глюкометром на четыре-шесть часов или до тех пор, пока капли воды не станут видны на внутренней поверхности емкости.Когда капли начинают скапливаться на краю запечатанного контейнера, это указывает на уровень относительной влажности 100 процентов. Показание гигрометра должно быть не менее 95 процентов, а лучше 100 процентов, Рисунок 2 . Обратите внимание на чтение.

Рис. 2. Калибровочный тест, влажность 100%.
(Фото Карла Педерсена)

Теперь добавьте поваренную соль в чашку с водой, помешивая, пока вода не перестанет растворять соль.На дно чашки должна лежать соль. Затем поместите чашку обратно в герметичную емкость с глюкометром и оставьте на два-три часа. Соль снижает способность воды к испарению и, следовательно, уровень влажности. Солевой раствор должен обеспечивать показание влажности 75 процентов, но приемлемы показания от 70 до 80 процентов, Рисунок 3 .

Рис. 3. Калибровочный тест солевого раствора, влажность 75%.
(Фото Карла Педерсена)

Сравните два показания.Если они оба различаются на одинаковую величину, вы можете повторно откалибровать гигрометр на эту величину. Обратитесь к руководству пользователя для получения конкретных инструкций по калибровке вашего устройства. Если у вашего прибора нет возможности калибровки, то вы можете мысленно скорректировать показания.

Загрязняющие вещества в домах

Различные загрязнители существуют на разных уровнях в разных домах. Примеры включают диоксид углерода и монооксид из газовых приборов, газ радон из почвы, окружающей фундаменты, формальдегид из строительных материалов и твердых частиц, таких как плесень и табачный дым. В таблице 1 перечислены некоторые основные источники загрязняющих веществ внутри и снаружи помещений. Некоторые из наиболее распространенных загрязнителей заслуживают обсуждения по поводу их происхождения и возможных проблем со здоровьем человека.

Двуокись углерода и окись углерода, образующиеся при сгорании топлива, могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Старые приборы обычно выделяют самый высокий уровень окиси углерода из-за неправильного сгорания, утечек и недостатка свежего воздуха для полного сгорания. Хотя углекислый газ вызывает проблемы только на высоких уровнях, его присутствие обычно указывает на присутствие окиси углерода.Высокий уровень углекислого газа вызывает сонливость и указывает на плохую вентиляцию. Окись углерода вызывает головные боли и усталость при низком уровне и может вызвать потерю сознания или смерть при высоком уровне. Обеспечение притока наружного воздуха к любому топочному устройству и регулярный воздухообмен решают эти проблемы.

Радон проникает в конструкцию через отверстия для доступа к трубам, трещины в полу и другие отверстия в почву и возникает в результате разложения естественных радиоактивных материалов в почве. Радон может вызвать рак легких на высоких уровнях.Проветривание подвальных помещений и подвалов свежим воздухом может уменьшить проблему, но предпочтительным методом является удаление слоя гравия под цокольным полом (Рис. 4) . Для определения уровня радона необходимо провести тест на радон.

Рис. 4. Отвод радона .

Другие бытовые опасности, переносимые воздухом, возникают из-за строительных материалов и чистящих средств. Формальдегид, обычное промышленное химическое вещество, присутствует во многих строительных материалах и предметах домашнего обихода.Газообразный формальдегид может покидать материалы и попадать в окружающую среду в течение всего срока службы материала, но большая часть газа уходит в течение первого года. Формальдегид вызывает раздражение слизистых оболочек носа, горла и глаз. Он должен быть выведен наружу. Сегодня использование формальдегида в строительных материалах ограничено.

К твердым частицам относятся более крупные частицы, переносимые по воздуху, такие как споры плесени и табачный дым, упомянутые ранее. Также сюда входят вирусные и бактериальные организмы, перхоть домашних животных, пыль и многое другое.Из-за большого разнообразия предметов физические недуги варьируются от простуды до аллергии и заболеваний легких. Некоторые частицы могут быть отфильтрованы, а другие — только наружу.

Эксплуатация и строительство теплообменника воздух-воздух

Одним из способов минимизировать проблемы с качеством воздуха и влажностью в доме, не открывая окна, является установка системы механической вентиляции с использованием теплообменника воздух-воздух. Теплообменник воздух-воздух приводит в тепловой контакт два воздушных потока разной температуры, передавая тепло от выходящего внутреннего воздуха входящему наружному воздуху в течение отопительного сезона.Типичный теплообменник показан на рис. 5 .

Рис. 5. Типичные характеристики воздухо-воздушного теплообменника.

Летом теплообменник может охлаждать и, в некоторых случаях, осушать горячий наружный воздух, проходящий через него в дом для вентиляции. Теплообменник воздух-воздух удаляет избыточную влажность и вымывает запахи и загрязняющие вещества, образующиеся в помещении.

Теплообменники обычно классифицируются по тому, как воздух проходит через агрегат.В противоточном теплообменнике потоки горячего и холодного воздуха проходят параллельно в противоположных направлениях. В устройстве с поперечным потоком воздушные потоки проходят перпендикулярно друг другу. В блоке с осевым потоком используется большое колесо. Воздух нагревает одну сторону колеса, которая передает тепло потоку холодного воздуха, когда оно медленно вращается. Блок с тепловыми трубками использует хладагент для передачи тепла. Другие блоки доступны для специализированных приложений. В небольших сооружениях, таких как дома, обычно используются противоточные или перекрестно-проточные теплообменники.

Большинство теплообменников воздух-воздух, устанавливаемых в условиях северного климата, представляют собой вентиляторы с рекуперацией тепла (HRV). Эти агрегаты регенерируют тепло из отработанного воздуха и возвращают его в здание. Последние достижения в области технологий также увеличили использование вентиляторов с рекуперацией энергии (ERV). В прошлом ERV в основном использовались в климате с более высокой влажностью, где охлаждение было тяжелее, чем тепловая нагрузка.

Основное различие между ними состоит в том, что HRV рекуперирует только тепло, тогда как ERV рекуперирует тепло и влажность.У ERV были проблемы с более низкой эффективностью из-за перенасыщения внутренних осушающих колес в течение более длительных периодов высокой влажности, но при правильной установке и техническом обслуживании они могут создать более здоровое жилое пространство и большую экономию энергии. Кроме того, большинство продаваемых сегодня ERV представляют собой ERV пластинчатого типа, которые не содержат осушающего колеса. Проконсультируйтесь с подрядчиком по отоплению / охлаждению, чтобы определить, будет ли HRV или ERV наиболее выгодным в ваших обстоятельствах.

В общей конструкции теплообменника воздух-воздух используется ряд пластин, называемых сердечником, установленных друг на друга вертикально или горизонтально.Идеальная плита обладает высокой теплопроводностью, высокой устойчивостью к коррозии, способностью поглощать шум, невысокой стоимостью и небольшим весом. Обычные материалы пластин включают алюминий, различные типы пластиковых листов и современные композиты.

Изначально в теплообменниках использовались алюминиевые пластины. Возникли проблемы с коррозией во влажной среде, вызванной конденсацией, и плохими звуковыми характеристиками. Пластмасса решила проблему коррозии и некоторые проблемы со звуком, но проводимость была не такой, как у алюминия, а стоимость была выше.В современных высокотехнологичных теплообменниках используются композитные материалы, отвечающие всем критериям.

Помимо сердечника, агрегат состоит из изолированного контейнера, средств управления размораживанием для предотвращения замерзания влаги на сердечнике и вентиляторов для перемещения воздуха. Все теплообменники нуждаются в изоляции для повышения эффективности и уменьшения образования конденсата снаружи агрегата. Для управления процессом размораживания доступны различные типы механизмов размораживания с датчиками внутри блока. Вентиляторы перемещают воздух, чтобы обеспечить необходимый воздушный поток и интенсивность вентиляции.

Противоточные теплообменники состоят из плоских пластин. Как показано на рис. 6 , воздух поступает на оба конца теплообменника. Тепло передается через пластины более прохладному воздуху. Чем дольше воздух проходит в агрегате, тем выше теплообмен. Процент рекуперации тепла — это КПД агрегата. Эффективность обычно составляет около 80 процентов. Обычно эти устройства бывают длинными, неглубокими и прямоугольными, с воздуховодами на любом из длинных концов.

Рисунок 6.Противотеплообменник: потоки воздуха идут в противоположных направлениях.

В теплообменниках с перекрестным потоком также используются плоские пластины, но воздух течет под прямым углом (Рисунок 7) . Блоки занимают меньше места и могут даже уместиться в окне, но теряют часть противоточной эффективности. КПД обычно не превышает 75 процентов. Эти блоки часто имеют форму куба со всеми соединениями на одной стороне куба. Подавляющее большинство теплообменников, используемых в жилых помещениях, используют конструкцию с поперечным потоком.

Рис. 7. Поперечный теплообменник: потоки воздуха проходят под прямым углом друг к другу.
(RenewAire Ventilation)

Выберите модель, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Следует учитывать такие характеристики, как доступное пространство для установки, необходимый обменный курс и желаемый КПД. К сожалению, почти у каждого производителя есть разные способы сообщить эти цифры. Например, интенсивность вентиляции зависит от сопротивления воздушному потоку.Вентилятор с расходом воздуха 150 кубических футов в минуту (куб. Фут / мин) на самом деле может создавать этот поток только при очень низком давлении. Аналогичным образом, блок может иметь заявленную эффективность 85 процентов, но не может быть лучше, чем блок с эффективностью 80 процентов, в зависимости от температуры испытания.

Чтобы стандартизировать заявления производителей об эффективности, Институт домашней вентиляции (HVI) испытывает воздухо-воздушные теплообменники и другое вентиляционное оборудование. Испытания используются для составления спецификации теплообменника воздух-воздух.Этот лист, показанный на рис. 8 , приводит теплообменники к заданному набору давлений и температур, позволяя сравнивать эффективность и скорость воздушного потока между моделями. Показатели эффективности вентиляции соотносят скорость воздушного потока с заданным давлением, в то время как энергоэффективность связывает набор заданных температур наружного воздуха с различными типами эффективности.

Рис. 8. Лист технических характеристик системы рекуперации тепла.
(Институт домашней вентиляции)

Наиболее важной эффективностью является ощутимая эффективность рекуперации, поскольку большая часть теплообмена происходит во время этого типа процесса.Ощутимая эффективность рекуперации обеспечивает КПД агрегата при определенных расходах воздуха (куб. Фут / мин) и температурах. Эти числа можно сравнивать от одного устройства к другому, чтобы обеспечить правильное сравнение при аналогичных расходах воздуха.

Стоимость

Недорогой теплообменник может стоить всего 500 долларов. Топовая модель может стоить более 2000 долларов. Хотя некоторые из более дорогих теплообменников имеют более высокий КПД, это не всегда так. Большая часть увеличения стоимости связана с потребительскими функциями, такими как легко очищаемые сердечники, усовершенствованные средства управления размораживанием и датчики для включения и выключения устройства.Эти особенности обычно не влияют на общую эффективность, но могут быть полезны для простоты эксплуатации.

Стоимость установки может составлять 500 долларов и выше, в зависимости от размера дома и требований системы. Монтаж может варьироваться от сращивания с оригинальной системой до полного воздуховода конструкции. В конструкции, уже использующей воздуховоды для отопления и / или охлаждения, скорее всего, уже есть воздуховоды, чтобы весь воздух проходил через теплообменник. Может быть, все, что потребуется, — это просто прикрепить систему к источнику питания.

Во многих домах есть плинтусы с электроприводом или водяное отопление. Добавление теплообменника воздух-воздух к этим типам систем отопления требует некоторого размышления. Самая распространенная ошибка при самостоятельной установке — это неправильная вентиляция всего дома (Рисунок 9) . Проблему можно увидеть в верхнем левом углу Рисунок 9 . Воздушный поток от приточного к обратному каналу никогда не попадает в большинство трех помещений. Свежий воздух постоянно циркулирует в одной части дома, повторно используя эту часть дома без обмена воздухом в другой части дома. Рисунок 10 показывает более полную систему вентиляции, которая обслуживает все жилое пространство.

Рис. 9. Простая система воздуховодов для теплообмена воздух-воздух не обеспечивает надлежащую вентиляцию всей конструкции.

Рис. 10. Несколько приточных и вытяжных вентиляционных отверстий обеспечивают полную вентиляцию всей конструкции.

Воздухо-воздушные теплообменники также могут быть установлены в различных местах. Рисунок 11 показывает установку на чердаке, соединяющуюся с обширной системой воздуховодов, забирающей несвежий воздух из кухни, ванной и подсобного помещения и распределяющей теплый наружный воздух в спальни и гостиные. Рисунок 12 показывает блок, установленный в подвале, снова подключенный к системе воздуховодов.

Рисунок 11. Установка воздухообменника на чердаке.
(внутренний NDSU)

Рисунок 12. Установка воздухообменника в подвале.
(внутренний NDSU)

Техническое обслуживание теплообменника

Для обеспечения правильной работы HRV необходимо проводить регулярное техническое обслуживание. График технического обслуживания будет зависеть от конкретного установленного агрегата; конкретные инструкции см. в руководстве пользователя.

Перед выполнением любого обслуживания убедитесь, что питание устройства отключено. Начнем с фильтров. Очищайте или меняйте фильтры каждые один-три месяца, в зависимости от рекомендаций производителя.Моющиеся фильтры следует чистить в соответствии с рекомендациями производителя.

При замене фильтров пропылесосьте область вокруг фильтров. После очистки фильтров проверьте воздухозаборники на улице, чтобы убедиться, что ничто не блокирует экраны и кожухи. Осмотрите поддон для конденсата и сливную трубку. Чтобы убедиться, что трубка ничем не закупорена, налейте немного воды в поддон рядом со сливом. Если вода не сливается, необходимо очистить трубку.

Не реже одного раза в год очищайте сердечник теплообменника.Обязательно следуйте инструкциям в руководстве пользователя по правильной очистке и техническому обслуживанию сердечника. Еще раз убедитесь, что питание отключено, прежде чем выполнять какое-либо обслуживание. Не реже одного раза в год необходимо чистить вентиляторы, помимо сердечника. Протрите лезвия и смажьте двигатель только в том случае, если это рекомендовано производителем.

Воздухо-воздушный теплообменник рециркулирует тепло от вентилируемого внутреннего воздуха для нагрева поступающего свежего наружного воздуха, необходимого для поддержания здоровья жителей здания.Опасные уровни загрязняющих веществ, таких как химические вещества, твердые частицы, радон и даже избыточный водяной пар, которые могут вызвать структурные повреждения и проблемы со здоровьем, удаляются. Существуют различные типы теплообменников для удовлетворения многих требований домовладельцев, будь то установка, экологические или энергетические соображения.

В более плотных домах, построенных сегодня, чрезмерная влажность, ведущая к конденсации на окнах и другим проблемам с влажностью, вероятно, без теплообменника. Теплообменники обеспечивают прямую и быструю окупаемость инвестиций и уверенность в том, что свежий воздух всегда доступен для дыхания.

Рисунок 13-A. Типовая установка теплообменника.
(Фото любезно предоставлено Ширли Неймайер, Университет Небраски, Линкольн).

Рисунок 13-B. Фильтры в теплообменнике.
(Фотографии любезно предоставлены Ширли Неймайер, Университет Небраски, Линкольн).

Рентабельность теплообменников

Простой метод окупаемости, при котором за счет экономии энергии оплачиваются покупка и установка в течение расчетного периода времени, показывает рентабельность добавления системы.

В качестве ориентира следующая система уравнений показывает рентабельность теплообменника воздух-воздух, установленного в доме с низким уровнем инфильтрации в Фарго, Северная Дакота. Для расчета выборки существуют следующие условия:

Площадь: 1500 квадратных футов ( 2 футов)
Количество спален: 3
Скорость инфильтрации: 0,1 воздухообмена в час (ACH) или 10 часов для полного воздухообмена
Стоимость мазута за галлон 3 долл. США.80
• Стоимость электроэнергии за киловатт-час (кВтч): 0,10 долл. США

Стандартные рекомендуемые скорости вентиляции были установлены Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (стандарт ASHRAE 62.2-2007). Эти стандарты не принимают во внимание особые обстоятельства, такие как особая чувствительность или хобби, которые создают проблемы с качеством воздуха. Стандарты различаются в зависимости от здания, его использования и количества людей (стандарт ASHRAE 62.2-2007).

Преимущества включают удаление влаги, снижение вероятности повреждения конструкции, устранение вредных загрязнителей и снижение затрат на электроэнергию.Любая установленная система также увеличит стоимость здания при перепродаже.

Для частного дома количество спален определяет типичное количество жителей.

В этом примере в доме с тремя спальнями уровень жильцов равен четырем, или количество спален плюс одна. Для определения расхода приточного воздуха используется следующая формула:

Рекомендуемая интенсивность вентиляции = (0,01 x площадь пола, квадратных футов) + 7,5 (количество спален + 1)

Скорость вентиляции в примере = (0.01 x 1500 кв. Футов) + 7,5 (3 спальни + 1) = 45 кубических футов в минуту

Скорость воздушного потока вентиляции часто выражается в кубических футах в минуту или кубических футах в минуту.

Рекомендуемая скорость вентиляции для этого примера дома составляет 45 кубических футов в минуту.

Использование теплообменника для нагрева этого воздуха до температуры в помещении позволяет компенсировать затраты на отопление, связанные с нагреванием холодного воздуха до комнатной температуры. Точное количество энергии, конечно, зависит от разницы температур между наружным и внутренним воздухом.

Мерой этого является градусо-день нагрева (HDD).

Обычно жесткий диск рассчитывается как средняя разница между 65 ° F и средней дневной температурой. Различные агентства погоды по всему штату имеют таблицы обычных жестких дисков для данной области. В этом примере используется Фарго, Северная Дакота, с жестким диском 9000.

Уравнения для определения количества сэкономленной энергии (Btu) в год используют куб.фут / мин, HDD, рейтинг эффективности теплообменника (EF) и константу для удельной теплоемкости и удельного веса воздуха (25.92). Формула выглядит следующим образом:

Ежегодная экономия тепла (британских тепловых единиц) = куб. Футов в минуту x HDD x EF x 25,92

BTU — британские тепловые единицы

кубических футов в минуту — скорость воздушного потока при вентиляции в кубических футах в минуту

ГНБ — градус нагрева сутки

EF — КПД теплообменника

25,92 — постоянная для удельной теплоемкости и веса воздуха

При использовании 45 кубических футов в минуту и ​​9000 жестких дисков экономия тепловой энергии за счет использования теплообменника с КПД 70% составит:

Экономия тепловой энергии = 45 x 9000 x 0.70 х 25,92

Экономия тепловой энергии = 7 348 320 БТЕ в год

Как упоминалось ранее, теплообменник нуждается в контроле размораживания, чтобы предотвратить образование льда. Размораживание обычно выполняется с помощью электрического резистивного нагревателя. Эту стоимость электроэнергии необходимо вычесть из стоимости экономии энергии. Стоимость может быть определена по следующей формуле:

Стоимость размораживания = мощность, потребляемая устройством размораживания x часы работы x стоимость электроэнергии

Предполагается, что нагреватель мощностью 70 Вт (Вт), 500 часов работы в год при температурах ниже нуля и $.10 за кВт · ч, затраты на электроэнергию для работы обогревателя после преобразования ватт в киловатты (кВт) составляют:

Стоимость = 70 Вт x 500 часов в год x 1 кВт / 1000 Вт x 0,10 долл. США / кВт-ч = 3,50 долл. США в год

Для анализа экономии топлива необходимо знать энергосодержание топлива и эффективность устройств, использующих топливо.

Для получения дополнительной информации об энергии в службе расширения NDSU

Рецензенты

Laney’s Inc., Фарго, Северная Дакота
Домашнее отопление, Фарго, Северная Дакота
RenewAire LLC, Мэдисон, Висконсин.
Одночасовое отопление и кондиционирование воздуха, Фарго, Северная Дакота

Фотографии на обложке любезно предоставлены Агентством по охране окружающей среды США ENERGY STAR Program и RenewAire Ventilation из Мэдисона, штат Висконсин.

Заявление об ограничении ответственности

Отчет был подготовлен как отчет о работе, спонсируемой агентством правительства США. Ни правительство США, ни какое-либо его ведомство, а также ни один из их сотрудников не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, и не принимает на себя никаких юридических обязательств или ответственности за точность, полноту или полезность любой раскрытой информации, оборудования, продукта или процесса. , или заявляет, что его использование не нарушит права частной собственности.Ссылка в данном документе на какой-либо конкретный коммерческий продукт, процесс или услугу по торговому наименованию, товарному знаку, производителю или иным образом не обязательно означает или подразумевает его одобрение, рекомендацию или поддержку со стороны правительства США или любого его ведомства.

Взгляды и мнения авторов, выраженные в данном документе, не обязательно отражают или отражают точку зрения правительства США или любого его ведомства.

Автором этой публикации являются Кеннет Хеллеванг, специалист по расширению, и Карл Педерсен, бывший преподаватель энергетики

(май 2018 г.)

Контроль пара и отвод конденсата для теплообменников — Xylem Applied Water Systems

Том 1 / Выпуск 2 / Август 2014

Паровые системы — Общие

Теплообменники, использующие пар для производства горячей воды, известны как косвенные нагреватели.Они часто представляют собой теплообменники кожухотрубного типа и обычно называются преобразователями, генераторами горячей воды и проточными нагревателями. Кодекс ASME для необожженных сосудов под давлением — это признанный на национальном уровне орган, предписывающий их конструкцию для заданных температур и давлений. Используемый термин зависит от теплоносителя и способа применения. Когда эти нагреватели используют пар в качестве источника тепла, их обычно называют преобразователями пара в воду. В конвертерах с паровым обогревом вода, которая должна быть нагрета, циркулирует по трубкам, а пар циркулирует в кожухе, окружающем трубы снаружи.Это приводит к стеканию конденсата в нижнюю часть кожуха теплообменника, поскольку пар отдает свое скрытое тепло (, рис. 1, ).

Рис. 1 Типичная система теплообменника пар-вода.

Пароводяные теплообменники

Принцип работы кожухотрубного теплообменника следующий. Пар входит в кожух теплообменника через верхнее отверстие для пара и окружает трубы снаружи. Поскольку энергия передается по трубкам, она нагревает воду внутри трубок.При теплопередаче пар внутри кожуха конденсируется, образуя конденсат, который падает на дно кожуха теплообменника. Конденсат проходит через нижний отвод конденсата в конденсатоотводчик. Давление пара в кожухе теплообменника напрямую зависит от температуры конденсата, образующегося в кожухе (, рис. 1, ). Свойства насыщенного пара таковы, что температура пара зависит от давления пара (, таблица 1, ).

Таблица 1 Свойства насыщенного пара.

Когда скрытая теплота испарения удаляется, образующийся конденсат будет близок к температуре насыщения. В зависимости от нагрузки системы может происходить небольшое переохлаждение в нижней части теплообменника и на входе трубопровода в конденсатоотводчик. Теплообменник следует выбирать таким образом, чтобы он работал при минимально возможном давлении пара. Это позволяет конденсату с минимально возможной температурой выходить из конденсатоотводчика и снижает количество пара мгновенного испарения в возвратной системе.При нагревании жидкостей до 200 ° F теплообменник следует выбирать на основе давления пара в кожухе 2 фунта на кв. Дюйм, чтобы обеспечить наиболее эффективную работу системы. Для этого может потребоваться теплообменник немного большего размера, чем тот, который работает при более высоком давлении; однако это приведет к меньшему размеру и менее дорогому конденсатоотводчику низкого давления и меньшему количеству парорегулирующего клапана. Выбор низкого давления также ограничивает максимальную температуру, которая может возникнуть внутри трубок, если регулятор температуры выйдет из строя в открытом положении (, рис. 2, ).

Рисунок 2 Теплообменник с регулирующим клапаном.

Стандартной практикой является добавление фактора загрязнения при выборе теплообменника. Этот фактор загрязнения добавляет дополнительную площадь поверхности трубы, чтобы гарантировать адекватный нагрев после обычных отложений накипи и коррозии на поверхности трубы. Стандартный коэффициент загрязнения 0,0005 добавляет от 20 до 25% дополнительной площади поверхности трубы. Когда теплообменник новый, а трубы чистые и блестящие, теплообменник будет работать при давлении ниже расчетного даже при полной нагрузке системы.Например, новый теплообменник, предназначенный для пара под давлением 15 фунтов на квадратный дюйм для нагрева воды до 160 градусов, обычно будет нагревать всю нагрузку системы с помощью пара 0 фунтов на квадратный дюйм в кожухе теплообменника.

Выбор теплообменника

Теплообменник следует выбирать для работы при минимальном давлении, чтобы обеспечить наиболее эффективную работу. Свойства таблиц насыщенного пара показывают, что большее количество скрытой теплоты доступно при низком давлении. В конденсате остается меньше энергии, что снижает потери пара мгновенного испарения.Разумным руководством было бы выбрать давление пара с температурой насыщения примерно на 30 ° F выше, чем требуемая температура на выходе жидкости, нагреваемой в трубках. Для температуры жидкости до 200 ° F рекомендуется пар под давлением 2 фунта на квадратный дюйм. ( Таблица 1 )

Когда используется источник высокого давления пара, давление следует снизить путем установки клапана регулирования давления пара или использования комбинированного регулятора давления температуры. После выбора теплообменника следующим шагом должно быть планирование установки.Теплообменник должен быть установлен достаточно высоко, чтобы обеспечить самотечный слив конденсата из конденсатоотводчика в вентилируемую линию самотечного возврата. При отсутствии самотечной обратной линии следует установить конденсатный насос. Теплообменник следует устанавливать с уклоном в сторону отвода конденсата. Должен быть предусмотрен шаг минимум 1/2 дюйма на 10 футов длины. Теплообменник также следует располагать так, чтобы можно было снять пучок труб.

Конденсатоотводчик

Конденсатоотводчик должен полностью отводить конденсат из кожуха теплообменника при любых условиях эксплуатации.В теплообменнике, использующем регулируемый регулятор температуры для нагрева жидкостей ниже 212 ° F, давление пара в кожухе может составлять 0 фунтов на кв. Дюйм. Для обеспечения отвода конденсата конденсатоотводчик должен быть установлен под выпускным отверстием теплообменника, и он должен сливаться под действием силы тяжести в вентилируемый узел возврата конденсата. По возможности ловушка должна располагаться на 15 дюймов ниже выхода теплообменника. Статический напор в 15 дюймов на входе в ловушку будет обеспечивать статическое давление на входе в ловушку 1/2 фунта на квадратный дюйм, когда давление пара в кожухе составляет 0 фунтов на квадратный дюйм.

Размер ловушки должен быть рассчитан исходя из этого перепада давления 1/2 фунта на квадратный дюйм. Для выдерживания необычных пусковых нагрузок следует использовать коэффициент безопасности, в 1,5 раза превышающий расчетную полную грузоподъемность. Поплавок и термостатическая ловушка обычно являются лучшим выбором для теплообменника. Термостатический элемент быстро удаляет воздух из кожуха теплообменника. Модулирующий поплавковый элемент обеспечивает непрерывный отвод конденсата, равный скорости конденсации в системе.

Отсутствие полного отвода конденсата приведет к плохому контролю температуры и возможному гидравлическому удару.Любой подъем в трубопроводе возврата конденсата после слива сифона требует создания положительного давления в кожухе теплообменника для обеспечения отвода конденсата. Для этого конденсат должен скапливаться в кожухе теплообменника до тех пор, пока достаточное количество поверхностей трубок не будет покрыто конденсатом для создания положительного давления пара. Когда создается положительное давление пара для перемещения конденсата через конденсатоотводчик и вверх по вертикальной возвратной линии, на трубной стороне теплообменника может произойти перегрев из-за положительного давления пара, остающегося в кожухе.Это приводит к широкому диапазону температур жидкости на выходе из теплообменника. Следует избегать подъема в возвратной линии, как показано выше, на теплообменниках, использующих регулирующий клапан. Подъем или противодавление в обратном трубопроводе конденсатоотводчика может затопить кожух теплообменника и вызвать сильный гидравлический удар, когда пар попадет в затопленный кожух. В результате гидравлический удар может повредить конденсатоотводчик, парорегулирующий клапан, трубы теплообменника и привести к выходу из строя прокладки в теплообменнике и уловителе.

Установка ловушки

Ловушка должна располагаться под кожухом теплообменника, чтобы конденсат мог свободно стекать в ловушку. Перед конденсатоотводчиком следует установить сетчатый фильтр в комплекте с продувочным клапаном. Запорный клапан должен быть предусмотрен на линии возврата сифона, чтобы изолировать установку для обслуживания. Должны быть предусмотрены соединения для обслуживания или замены ловушек. Возвратный трубопровод от слива сифона должен быть проложен в блок возврата конденсата с удалением воздуха.

Вакуумные выключатели

В большинстве пароводяных теплообменников имеется врезка в кожухе, позволяющая установить прерыватель вакуума. Вакуумный прерыватель позволяет воздуху попадать в кожух при возникновении вакуума. Если не установить прерыватель вакуума, кожух теплообменника будет работать при отрицательном давлении, что может привести к скоплению конденсата в кожухе. При небольшой нагрузке теплообменник будет иметь слой пара вверху и воздух под паром, чтобы обеспечить необходимое количество тепла.Вакуумный прерыватель должен быть установлен на вертикальной трубе от 6 до 10 дюймов над покрытием, чтобы обеспечить охлаждающую опору. Это защищает вакуумный выключатель от грязи и экстремальных температур.

Регулятор пара

Выбор клапана регулирования температуры включает автономные регуляторы температуры, регуляторы с пилотным управлением и пневматические регуляторы. Давление пара на входе в регулятор должно быть выше требуемого рабочего давления теплообменника для обеспечения потока.Имеющееся давление пара должно как минимум в два раза превышать рабочее давление теплообменника, чтобы обеспечить регулировку регулятора для хорошего контроля температуры. Это также обеспечит наименьший размер регулятора пара. Размер регулятора пара должен быть рассчитан исходя из максимальной фунт / час. пара, необходимого теплообменнику. Для правильного выбора регулятора необходимо знать доступное давление пара на входе и расчетное рабочее давление теплообменника. Регулятор пара не должен быть слишком большого размера.Превышение размера регулятора может привести к превышению температуры, и регулятор будет искать больше, чем регулятор надлежащего размера. Регулятор пара обычно меньше, чем соединительный паропровод на входе и выходе.

Установка регулятора

Конденсатоотводчик должен быть установлен в паропроводе перед всеми парорегулирующими клапанами. Если не установить каплеуловитель, конденсат будет собираться в паропроводе перед регулятором. Когда регулятор открывается, смесь конденсата и пара, проходящая через регулятор, может вызвать гидравлический удар, который может разрушить диафрагмы или сильфоны, используемые для работы регулятора.Перед регуляторами также следует установить сетчатый фильтр для пара, чтобы предотвратить попадание грязи в клапан. Грязь может осесть на седле клапана и не дать ему плотно закрываться. Сетчатый фильтр для пара следует устанавливать так, чтобы сетчатый карман находился горизонтально. Установка с экраном вниз, как это обычно бывает для водоснабжения, позволит образовать карман для конденсата в паропроводе.

Этот карман для конденсата может попасть в главный клапан и вызвать гидравлический удар или замедление работы. Запорные клапаны, манометры, ручной байпас и штуцеры должны быть установлены для обеспечения надлежащего обслуживания клапанов и фильтров.По возможности обратитесь к руководству по установке производителя для правильной установки. Термочувствительную лампу следует устанавливать как можно ближе к выходу из теплообменника. Важно, чтобы термобаллон на всю длину был вставлен в трубопровод системы. Любая часть колбы, установленная в непроточной зоне, снизит точность контроля температуры. Когда измерительная груша установлена ​​в отделяемом колодце, между колодцем и измерительной грушей должен быть установлен теплопередающий компаунд, чтобы способствовать теплопередаче.На трубной стороне теплообменника должен быть постоянно работающий рециркуляционный насос для обеспечения непрерывного потока через измерительную грушу. Должна быть обеспечена рециркуляция не менее 20%. Для регуляторов с пилотным управлением с пилотным регулятором давления требуется линия измерения давления ниже по потоку. Соединение линии измерения давления должно быть подключено в нетурбулентной зоне после главного клапана; Рекомендуется минимальный диаметр трубы 10 диаметров после главного клапана. Соединение для измерения давления пара также может быть подключено непосредственно к кожуху теплообменника.

Охладители конденсата

Если теплообменники работают при высоком давлении, следует рассмотреть возможность установки охладителя конденсата. Обоснование будет зависеть от размера теплообменника и фактического количества часов в день, в течение которых агрегат будет работать. В охладителе конденсата отвод конденсата из конденсатоотводчика на выходе парового теплообменника осуществляется по трубопроводу через водо-водяной теплообменник. Затем на выходе из водо-водяного теплообменника устанавливается вторая ловушка для поддержания давления насыщения и предотвращения вспышек и гидроудара в охладителе конденсата.Установлена ​​отдельная термостатическая ловушка, позволяющая напрямую выпускать воздух из парового теплообменника в вентилируемую обратную линию после охладителя конденсата (, рис. 3, ).

Рисунок 3 Установка с охладителем конденсата.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *