Теплообменник для горячей воды от отопления в частном доме: из чего и как сделать своими руками

Что это такое?

Теплообменник представляет собой устройство, предназначенное для обмена теплом между двумя или более не связанными друг с другом напрямую носителями тепла. Чаще всего используется для нагрева воды напрямую от системы отопления.
Это позволяет существенно экономить на отоплении и электроэнергии, так как позволяет не тратить на нагрев воды дополнительную энергию, как в случае с электрическим или газовым водонагревателем.

Теоретически, можно рассмотреть вариант использования воды напрямую из отопительной системы, так как её качество не сильно отличается от воды, продающейся в супермаркетах. Однако, на практике, использовать её в бытовых целях нельзя.

Обусловлено это следующими причинами:

1. 
   Замена воды в отопительных трубах – процесс затратный и требует денег.

2. Вливание новой воды отрицательно влияет на котлы, способствует быстрому изнашиванию системы.
3. В отопительных системах зачастую используются химические примеси, призванные смягчить воду.
4. Трубы в этих системах сами по себе имеют внутри себя множество отложений, стандарты их использования рассчитаны на техническую воду, а не на потребляемую человеком в пищу.

По вышеназванным причинам, использование воды напрямую из отопительных труб в бытовых и пищевых целях не представляется возможным, и для нагрева воды от тепловой системы обязательно использование теплообменника.

Устройство теплообменников

В системах горячего водоснабжения используются рекуперативные теплообменники. То есть, в них происходит передача энергии от одной среды другой через препятствующую смешиванию поверхность при постоянном контакте с ней.

99% процентов теплообменников ГВС — это водоводяные. То есть, в них тепло передается от воды к воде. Редко — как правило, для внутренних нужд паровых котельных, вода в системе ГВС нагревается пароводяным теплообменником (мы опишем его тоже).

Кстати, отходя от темы нашей статьи: На этих же котельных и ТЭЦ (теплоэлектроцентралях) пароводяные теплообменники используют для нагрева сетевой воды, которая подается в отопительные системы. Причина в том, что паровое отопление из-за высокой температуры труб и радиаторов, а так же выгорания пыли на них, не разрешено для жилых и общественных зданий.

Теплообменники делят на две группы.

Проточные

Это тоже практически все, за малым исключением, теплообменники, эксплуатирующиеся в сетях горячего водоснабжения. В них поток теплоносителя, двигаясь, нагревает тоже движущийся поток воды для горячего водоснабжения.

Емкостные

В ГВС, как правило, в таких теплообменниках движущийся поток сетевой воды нагревает воду в емкости, из которой она отбирается по мере необходимости. Их можно встретить редко. Серийно такие аппараты не производятся.

Преимуществом емкостных бойлеров является то, что можно обеспечить большой объем горячей воды на некоторое время даже при маломощном отопительном котле. Проточные теплообменники с такой задачей не справятся. В емкостных вода подогревается постоянно, а когда нужно принять ванну или душ — отбирается нужное количество из бака.

Недостатками таких аппаратов являются:

1. большие габариты;
2. более низкое, по сравнению с проточными теплообменниками КПД — часть тепла уходит через стенки емкости (причем, они имеют большую площадь), даже если она теплоизолированная.

Если возникает необходимость в том, чтобы более мощные ГВС работали в режиме, подобном режиму емкостного нагревателя, то чаще всего используют комбинацию: обычный проточный теплообменник горячего водоснабжения и аккумуляторная утепленная емкость, в которой накапливается горячая вода.

Конструкция теплообменников

Точную классификацию конструкциям дать сложно, у различных авторов и источников она может отличаться.

Но все же чаще всего их делят на следующие группы:

1. секционные;
2. змеевиковые;
3. кожухотрубчатые;
4. ребристые;
5. пластинчатые;
6. пластинчато-ребристые;
7. сотовые.

В системах горячего водоснабжения используют в подавляющем большинстве случаев только две разновидности кожухотрубчатые и пластинчатые. Разберем их подробнее.

Кожухотрубчатые

Кожухотрубчатые теплообменники марки ВВП-1

В них пучок труб, по которым циркулирует нагреваемая вода, находится в кожухе, по которому проходит сетевая вода.

Такой выбор связан со следующим:

1. Расход воды ГВС меньше расхода сетевой воды. Поэтому последнюю выгоднее пустить по межтрубному пространству.
2. Накипь обычно образуется от неподготовленной воды, которую мы нагреваем. Очищать проще внутренние поверхности пучка, чем внешние (почему — узнаем ниже).

Чертеж кожухотрубчатого теплообменника

Сам корпус чаще всего стальной или чугунный, а вот пучок труб изготавливают из материалов, хорошо проводящих тепло, ведь через их стенки и происходит теплообмен. Поэтому выбирают медь или латунь, в редких случаях алюминий. Но можно встретить теплообменники и со стальными трубами.

Конструкция водоводяного теплообменика

Для еще лучшей теплопередачи прибегают и к другим мерам:

• Стараются сделать стенки труб по возможности наиболее тонкими. Но рассчитывают толщину так, чтобы они выдерживали рабочее давление.
• Увеличивают площадь контакта сетевой воды и нагреваемой. Для этого трубам придают сложный профиль, снабжают ребрами. Сложный профиль и ребра дают и еще одно преимущество — вблизи их стенок поток воды завихряется, становится турбулентным (ламинарным называют плавный поток). Это увеличивает время контакта ее объемов — а, следовательно, улучшает теплопередачу.

Виды труб, используемых в кожухотрубчатых теплообменниках, представлен на рисунке ниже:

Виды труб, применяемых в кожухотрубчатых теплообменника

• Увеличивают количество труб в пучке, и располагают их как можно ближе друг к другу.
• Для того, чтобы увеличить длину труб пучка в кожухе, их располагают не прямолинейно, а завивают в спираль.

На заметку: Впрочем, все эти ухищрения, кроме повышения эффективности приносят еще и проблему — теплообменник становится труднее чистить. Поэтому половина эксплуатируемых аппаратов имеет гладкие прямые трубы.

На торцах кожухи закрываются шайбами с отверстиями для труб, они называются: трубные доски или решетки. Причем, для компенсации температурных деформаций трубы пучка не вваривают, а вальцуют (также поступают и с трубами в котлах). Варианты вальцовки и расположения труб на доске показаны на рисунке ниже.

Варианты вальцовки и размещения труб пучка на трубных досках (решетках)

Как правило, кожухотрубчатые теплообменники систем горячего водоснабжения собирают из нескольких секций, так проще модернизировать и ремонтировать систему. При необходимости уменьшить или увеличить мощность просто меняем их количество.

Теплообменник собранный из нескольких секций

Межтрубное пространство секций, по которому циркулирует сетевая вода, соединяется простыми прямыми патрубками. Пространство за трубными решетками — U-образными патрубками, еще называемыми калачами. Секции чаще всего собираются вертикально, одна над одной.

Как мы уже говорили, накипь больше всего образуется на внутренних поверхностях труб пучка. Для ее очистки благодаря такой конструкции, даже нет необходимости полностью разбирать теплообменник и отключать его от отопительной системы. Просто отключаем и сливаем воду из системы ГВС, снимаем калачи и прочищаем трубки.

Пароводяной кожухотрубчатый теплообменник

Пароводяной теплообменник

Как мы уже говорили, такой теплообменник встречается реже, и используется чаще всего для нужд водоснабжения самой паровой котельной или расположенных рядом домов, которые не имеют собственных бойлеров. Рассмотрим и его. Чертеж наиболее распространенной разновидности приведен ниже.

Пароводяной бойлер

Его конструкция очень похожа на ранее рассмотренные нами теплообменники горячего водоснабжения. Отличия в следующем.

1. Межтрубное пространство гораздо больше, так как нагрев воды для водоснабжения происходит в результате конденсации пара — а для этого нужен объем.
2. Объем за левой (по чертежу) трубной решеткой разделен надвое. В одну половину подводят воду для нагрева, из второй отбирают горячую. То есть, по половине труб она движется слева направо, а по другой половине — справа налево.
3. Объем за правой решеткой не разделен, в нем потоки воды разворачиваются.
4. Есть патрубок для подвода пара сверху.
5. Образовавшаяся в результате конденсации вода, по мере наполнения бойлера отбирается из нижнего патрубка. Чаще всего она возвращается обратно в котел для повторного использования.
6. Если обычные бойлеры предохранительными клапанами (которые срабатывают при критическом давлении, сбрасывая его) оснащаются редко, то для пароводяного аппарата — это обязательна деталь.
7. Тоже обязательно на такой бойлер монтируют и манометр или другой датчик давления.

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник

Эта разновидность теплообменников появилась в тридцатые годы прошлого века, они моложе кожухотрубчатых аппаратов. Но, немного задержавшись на старте, на сегодня они стремительно вытесняют своих старших собратьев.

Если еще тридцать-сорок лет назад подавляющее количество бойлеров в ГВС были кожухотрубчатыми, то сегодня почти все новые системы делают с пластинчатыми аппаратами.

Узел подогрева воды с пластинчатыми теплообменниками

Чертеж такого теплообменника и схема потоков воды при различных типах сборки на рисунке ниже. Это наиболее распространенная конструкция с гофрами в «елку».

Пластинчатый теплообменник и схема потоков воды в нем

Представляют собой набор пластин, в которых штамповкой создают профиль ходов (это прекрасно видно на фото ниже) для воды. Причем стараются сделать так, чтобы ее путь был по возможности наиболее длинным. По краям пластин имеются четыре отверстия, два из которых связаны с ходами, а два нет.

Пластина для теплообменника

Пластины собираются в пакет с помощью резиновых или паронитовых прокладок таким образом, что полости между ними связаны через одно отверстие.

Получается своеобразный «бутерброд»:

1. пластина;
2. каналы, по которым циркулирует сетевая вода;
3. пластина;
4. каналы, по которым циркулирует нагреваемая вода;
5. пластина;
6. и. т. д.

Один из вариантов движения потоков воды внутри теплообменника

Пластины, как и трубки в кожухотрубчатых теплообменниках, тоже стараются делать максимально тонкими, и выбирают по возможности хорошо проводящий тепло металл: медь, латунь или дюралюминий. Впрочем, большинство пластинчатых теплообменников все же стальные.

Пакеты пластин и прокладок ограничивают сжимными пластинами из толстой стали, и сжимаются шпильками и гайками.

Внимание. При сборке всегда нужно следить за правильностью зажатия, чтобы не повредить чрезмерным усилием прокладку и не перекосить блок пластин.

Есть еще пластинчато-ребристые бойлеры — в них кроме штампованных ходов присутствуют ребра для улучшения теплообмена и увеличения сечения каналов. Но цена на них на порядок больше, поэтому в системах горячего водоснабжения они встречаются крайне редко.

К достоинствам таких аппаратов можно отнести:

• Компактность: пластинчатый теплообменник горячего водоснабжения при равной мощности с кожухотрубчатым занимает в 2-3 раза меньше места.
• Легко можно нарастить или уменьшить мощность, добавив или убрав пластины с прокладками. У кожухотрубчатых бойлеров есть возможность регулировать мощность только целыми секциями, которые соединены между собой калачами и патрубками.
• Дешевый ремонт, замена пластины и прокладки стоит копейки.

Но недостатки по сравнению с кожухотрубчатыми тоже есть:

• Пластинчатые теплообменники не могут работать при высоких давлениях.
• Они чувствительны к гидроударам.
• У пластинчатых теплообменников большее гидравлическое сопротивление. В системах без принудительной циркуляции сетевой воды они могут не очень корректно работать.

Потекший от высокого давления пластинчатый теплообменник

Подключение теплообменников

Дальше рассмотрим, как подключаются теплообменники в систему отопления и ГВС. Наиболее распространены три варианта. Причем не важно, какие бойлеры используются — пластинчатые или кожухотрубчатые.

Подключение без рециркуляции горячей воды

Простейшая схема подключения теплообменника показана на рисунке ниже, она обычно используется в системе ГВС небольшого частного дома с автономным отопительным котлом.

Схема подключения теплообменника без рециркуляции горячей воды

Делается она следующим образом:

1. Теплообменник подключается параллельно отопительным приборам. Причем (мы уже говорили об этом) сетевая вода подается в межтрубное пространство кожухотрубчатого бойлера. У пластинчатых аппаратов контуры полностью идентичные, так что там не играет роли, который из них подключать к сети отопления.
2. В один из патрубков второго контура теплообменника подают холодную воду из водопровода, из другого отбирают горячую.
3. Вода в теплообменнике движется за счет давления водопровода.

На этом рисунке показана и схема подключения регулятора температуры горячей воды.

Она тоже максимально проста:

• На теплообменнике устанавливается датчик температуры. На схеме он обозначен В3 и цифрой «5». Также он может монтироваться и на выходе горячей воды.
• Сигнал от него поступает на микроконтроллер. В данной схеме он также регулирует и отопление, но нам это не важно.
• Анализируя данные, полученные от датчика, микроконтроллер дает команды электроприводу задвижки (она обозначена Y Привод обозначен 9.
• Задвижка смонтирована на обратке сетевой воды (обраткой называется трубопровод, в котором вода возвращается в котел — линия из котла называется подачей). Уменьшая расход воды, снижают температуру, увеличивая — поднимают.

Однако такая схема подключения не очень удобна. Если трубопроводы достаточно длинные, то придется долго ждать, пока сойдет холодная вода и пойдет горячая. Поэтому обычно трубопроводы горячей воды закольцовывают и ставят рециркуляционные насосы. Тогда горячая вода постоянно движется по кругу. Подобная схема рассмотрена ниже.

Насос для рециркуляции ГВС

Подключение с рециркуляцией горячей воды

Схема включения теплообменника с рециркуляцией горячей воды

Если вы еще не встречались со схемами тепловых сетей, то на данной схеме обозначены:

1. Т1 — подача сетевой воды из котла.
2. Т2 — обратка сетевой воды.
3. Т3 — подача горячей воды.
4. Т4 — обратка горячей воды.
5. В1 — подача холодной воды из водопровода.

Эти буквенно-цифровые обозначения общеприняты, и встречаются на всех схемах тепловых систем.

Далее цифрами на сносках обозначены:

1. теплообменник на горячее водоснабжение;
2. регулятор температуры (2.1 это клапан, 2.2 датчик который управляет клапаном);
3. насос для рециркуляции;
4. водомер;
5. устройство защита насоса от сухого хода.

Двумя направленными друг к другу вершинами треугольниками обозначены вентиля и задвижки. Если один из треугольников закрашен, то это обратный клапан, который пропускает воду только в одном направлении.

В данной схеме их два. Один — после водомера и подключения водопровода монтируют для того, чтобы рециркуляционный насос не передавил горячую воду из обратки в водопровод. Второй обратный клапан стоит после насоса, и дополнительно защищает его от сухого хода.

В этой схеме возвратившаяся горячая вода смешивается с холодной, что не очень выгодно.

Двухступенчатая схема подключения

Если системы горячего водоснабжения с теплообменником рассчитаны на большой разбор воды, то с целью уменьшения габаритов оборудования используют двухступенчатый подогрев. Так почти всегда монтируют ГВС для многоквартирного дома с централизованной системой отопления.

На заметку: Часто бойлеры работают даже не на одно здание, а на их группу — тогда их размещают в центральных тепловых пунктах (ЦТП).

Схема включения теплообменников для него приведена ниже.

Схема подключения теплообменников для двухступенчатого подогрева воды

Обозначения на этой схеме такие же, как и на предыдущей. Верхняя часть ее тоже аналогична ранее рассмотренной — разница только в том, что в обратку горячей воды (Т4) подключен не водопровод, а подача из еще одного теплообменника (1 ступень), к которому подключен водопровод (В1). Таким образом, в циркулирующую по системе ГВС воду подмешивается не холодная вода, а заранее подогретая.

Клапан для защиты от передавливания водопровода горячей водой монтируется перед первой ступенью. Регулятор температуры ставится на вторую ступень.

Какие плюсы даёт использование устройства?

Основными преимуществами, ради которых стоит установить данный прибор, являются:

1. Высокая эффективность. Теплообменник способен поставлять воду оптимальной температуры сразу в несколько мест в доме.
2. Экономичность. Устройство позволяет нагревать воду прямиком от отопления, не нужно устанавливать нагреватель и тратить дополнительно электричество и газ.
3. Небольшой размер. Прибор довольно компактен и не занимает много места.
4. Легкость установки и использования. Устройство просто установить, оно не требует частого обслуживания, легко поддаётся чистке.

Зависимая система теплоснабжения, работающая без теплообменника.

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в зависимой системе теплоснабжения без теплообменника

Существуют две схемы отопления или как правильно говорить теплоснабжения. Зависимая система отопления, с которой мы все хорошее знакомы, это когда котел, нагревая воду, подает ее по трубопроводам прямо в отопительные приборы – батареи отопления в квартире, минуя теплообменник. Конечно, в такой схеме есть тепловой пункт, регулирующие и измерительные приборы, иногда устанавливается погодозависимая автоматика. Только без теплообменника влиять на температуру в батареях, а значит, в целом в квартирах мы можем только в сторону уменьшения температуры.

Для котлов в котельной такая схема тоже не удобная, она требует больших насосов, котлы и трубы тепловой сети работают как гармошка, от того рвутся постоянно, а об утечках тепла и потерянных при этом потерях тепла лучше и не вспоминать. Зато на первичном этапе без установки теплообменника в системе отопления получается довольно дешево, но не эффективно, котельная не знает, сколько тепла нужно каждому, а потребитель не в силах влиять на выработку тепла для отопления, отсюда перетоп и низкая энергетическая эффективность такой системы отопления без разделительного теплообменника.

Как устроен прибор?

Работа устройства состоит в том, что оно позволяет двум независимым друг от друга системам обмениваться теплом друг с другом.
В зависимости от конкретного типа прибора, трубы соединяются между собой пластинами, либо расположены особым образом, например, труба с носителем тепла находится внутри трубы с приёмником.

Вода быстро нагревается, не соприкасаясь при этом напрямую с источником тепла.

Устройство подключается к отоплению и к водопроводным трубам. Вода проходит через систему и нагревается от источника тепла, а после поступает к крану в нагретом состоянии.

Устройство и принцип работы теплообменника

Принцип движения теплоносителя в теплообменнике пластинчатого типа
Конструкция теплообменного прибора напрямую зависит от его типа. Современные приборы для обогрева состоят из двух прижимных плит с отверстиями, к которым подключаются дополнительные элементы трубопровода. Носитель и потребитель тепла также поступают внутрь прибора благодаря наличию отверстий. Принцип работы теплообменника достаточно простой, его можно рассмотреть на примере пластинчатого агрегата. Поток тепла в таком приборе влияет на гофрированный слой в нем, постепенно набирающий скорость в процессе работы.

После запуска первого этапа среды начинают перемещаться навстречу друг другу с обеих сторон во избежание смешивания. На пластинах, расположенных параллельно, формируются рабочие каналы, во время перемещения по ним в каждой среде происходит тепловой обмен, в результате чего тепло выходит за пределы агрегата. В домашних или банных пластинчатых агрегатах внутренние потоки могут идти по схеме одноходового или многоходового типа с учетом технических характеристик и конкретных условий.

Перед выбором прибора полезно почитать информацию о том, для чего нужен теплообменник, узнать о типах агрегата, правилах его монтажа и эксплуатации.

Виды

По своей конструкции устройства данного класса подразделяются на две основных категории:

• трубчатые,
• пластинчатые.

Для бытовых нужд используются устройства пластинчатого типа, благодаря большему удобству использования и эффективности, а также лёгкой транспортировке и установке. Среди трубчатых устройств в быту, как правило, используют кожухообразный вариант.

Пластинчатые

Пластинчатый тип теплообменников представляет собой конструкцию из пластин, установленных параллельно друг другу и соединённых в едином корпусе. Носитель и приёмник тепла протекают в отдельных трубах, подсоединяемых к коммуникациям на передней и задней панелях устройства.

Пластинчатые теплообменники подразделяются в свою очередь на три группы:

1. 
   Разборные. В данной разновидности для обеспечения герметичности конструкции используются уплотнители из резины.
   Плюсами разборных теплообменников являются удобство монтажа и использования.

   Минусом можно считать регулярную необходимость замены резиновых прокладок и чувствительность к агрессивным веществам.

2. Паянные. Конструкция таких приборов более прочная, изготавливается из стали. В отличие от разборных редко требуют обслуживания и толерантны к любым средам. Недостатком является большой вес конструкции и невозможность её разборки, в следствие чего- более тяжёлая транспортировка.
3. Сварные. Изготавливаются из тяжёлых металлов, используются только в промышленности.

Трубчатые

Данный тип устройств применяется в основном промышленности, а также в качестве элементов конструкции кондиционеров и холодильников.

Для нагрева воды применяются реже, так как для обеспечения той же эффективности, что и от пластичного типа, такое устройство должно обладать достаточно большими размерами.

Плюсом данного типа является высокая устойчивость к любым условиям и средам. Распространённой конструкцией является вариант, когда внутри одной широкой трубы располагается другая поуже. По внутренней трубе протекает носитель тепла, а по внешней – приёмник.

В свою очередь трубчатые обменники подразделяются на несколько типов:

1. 
   Кожухообразные. Большое количество трубок, соединённых в виде решётки.
   Существует возможность соединения нескольких устройств данного типа для достижения большей эффективности.

   Данная разновидность наиболее часто используется в быту среди трубчатых обменников.

   Читайте также:  Особенности устройства газовых котлов Протерм
2. Витые. Трубы закручиваются между собой вокруг единой сердцевины. Является компактным и достаточно эффективным вариантом. Разновидностью такой конструкции являются спиральные теплообменники, в которых оба канала обвивают единую перегородку.
3. Оросительные обменники – сконструированы в форме спирали. Вода стекает по желобу. Используются в основном в вентиляционных системах.

Виды теплообменников

Теплообменные агрегаты могут быть различных типов. Их отличие заключается в способе передачи тепловой энергии. Выделяют следующие виды представленных аппаратов:

1. Смесительные. В них передача тепловой энергии осуществляется благодаря смешению двух рабочих сред. По конструкции эти устройства намного проще, чем поверхностные. Использовать такие агрегаты получается только при условии возможности смешивания носителей тепла. Это условие и служит главным недостатком смесительных приборов.
2. Поверхностные. В них осуществляется обмен энергией между рабочими носителями тепла посредством стенок разделителя. Такие устройства подразделяются на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных при передаче тепловой энергии через разделительную стенку поток тепла движется в одном направлении в каждой точке стенки. Для регенеративного теплообменного аппарата свойственно то, что носитель тепла при попеременном касании одной и той же поверхности, время от времени изменяет направление потока.

Как рассчитать модель под конкретное здание?

При подборе конкретной модели прибора, необходимо учитывать следующие параметры:

• количество жильцов в помещении;
• объём воды, необходимый одному жильцу в сутки, стандартом считается норма потребления, равная 120 литрам на человека в день;
• степень нагрева носителя тепла — в централизованных отопительных системах стандартом является нагрев, равный 60-ти градусам;
• будет ли прибор работать круглые сутки, или планируется его периодически отключать;
• температура воды в трубах в зимнее время года;
• количество приборов, потребляющих горячую воду;
• допустимый процент потери воды.

Производительность устройства необходимо рассчитывать для зимнего сезона, когда подразумевается наиболее активное использование горячей воды. За точным расчётом и подбором оборудования можно обратиться к компаниям-поставщикам.

Причины выхода теплообменников из строя

Период эксплуатации определяется прежде всего тем, каким образом обеззараживается вода в городском водопроводе. На территории России применяют или чистый хлор, или двуокись хлора. Когда водяной поток, идущий по медной трубке, нагревается, это приводит к бурной химической реакции. Хлорид меди уступает чистому металлу по прочности, и потому довольно быстро появляются свищи. Больше всего повезло жителям городов, где водопроводная вода озонируется.

Рекомендуем: Коаксиальная труба для газового котла: виды, особенности и схемы монтажа

Но таких населенных пунктов еще очень мало. Дороговизна современного решения не позволяет рассчитывать на быстрое распространение озонирования. Мало того, сейчас производители начали всячески экономить. И если раньше с толстыми трубками теплообменников неприятности случались довольно редко, то теперь повсеместно используется тонкая медь низкого качества. Срок службы изделий ощутимо снизился.

Технические критерии выбора

При выборе теплообменника необходимо, прежде всего, обращать внимание на такие параметры, как конструкция и мощность прибора, а также его стоимость. При использовании прибора с ёмкостью для воды, немаловажную роль играет выбор бака подходящего объёма.

Конструкция

Для нагрева воды от отопительной системы используются приборы различных конструкций, отличающихся друг от друга скоростью и эффективностью нагрева:

1. 
   Со змеевиком. В данной конструкции функцию нагревательного элемента выполняет змеевик, заполняемый водой.
   Сложная форма элемента значительно ускоряет нагрев. Катушка может быть установлена внизу бака, либо вертикально – для более равномерного нагрева.

2. С двумя змеевиками. Два змеевика обеспечивают ещё большую эффективность и скорость нагрева.
3. Для теплового насоса. Отличается способом подключения к отопительной системе, может быть также оснащён змеевиком.
4. Устройство с электрическим нагревателем. Дополнительный нагреватель ускоряет процесс нагрева. Данный вариант является золотой серединой между обычным теплообменником и электрическим водонагревателем.

Объём бака

Немаловажный фактор, который необходимо учитывать при выборе – это размер бака:

1. Для небольших помещений подойдёт бак на сто литров. Это компактный и экономичный вариант, наиболее простой в транспортировке. Стоит помнить, что малый объём воды сохраняет тепло значительно меньшее время, поэтому нагревать его придётся чаще.
2. Для большинства частных домов подойдёт бак объёмом 200 литров. Этого хватит на несколько сантехнических приборов, при этом температура будет держаться достаточно длительное время.
3. Для больших домов подойдёт бак объёмом 500 литров. Такие баки используются также в производстве. Для большинства же помещений такой большой объём будет излишним и неэкономичным решением, так как для такого бака потребуется гораздо большее потребление энергии.

Как продлить жизнь теплообменнику?

Чтобы теплообменник проработал как можно дольше, следует выполнять ряд определенных рекомендаций:

1. Установить фильтр на подачу водопроводной воды – это предотвратит скопление известковых отложений внутри контура и сведет к минимуму воздействие коррозии.
2. Вовремя делать прочистку теплообменника, особенно это касается агрегатов, которые не оснащены водяными фильтрами. Чистить деталь необходимо регулярно 1 раз в 2 года, при наличии фильтрации – 1 раз в 4-5 лет.
3. Не использовать максимальный рабочий режим горелки постоянно.

При выборе газового котла для дома или квартиры учитывайте тот факт, что наиболее долговечными считаются теплообменники из чугуна или меди.

Бытовые модели и цены на них

В данный момент на рынке представлено большое количество приборов для теплообмена, отличающихся друг от друга типом конструкции, скоростью нагрева, объёмом бака и стоимостью.

Пластинчатых

Вот несколько популярных моделей:

1. 
   Р-012-10-19 ПРОМТЕХСЕРВИС. Пластины данной модели изготавливаются из стали.
   Между пластинами располагаются термопрокладки, эффективно передающие тепло от носителя к приёмнику.

   Прочность конструкции обеспечивается гофрированной поверхностью. Примерная стоимость устройства: 14000 рублей.

2. KAORI Z. Модель паянной разновидности. Потоки направлены по диагонали. Пластины обладают большой площадью теплообмена. Прочная и надёжная модель. Стоимость от 32000 рублей.
3. Innovita ГВС. Бюджетное решение, устанавливается на газовый котёл или теплосеть. Модель предназначена для использования с котлами Innovita. Стоимость от 8000 рублей.

Кожухотрубных

Ниже представлены популярные модели теплообменников кожухообразного типа:

1. ТНГ-1,6-М8/20Г-2-2-И. Популярная модель, часто используемая в промышленности и в быту. Имеет трубные решётки и вертикальный тепловой компенсатор. Цена – от 9000 рублей.
2. Подогреватель кожухотрубный ТТАИ. Конструкция представляет собой две трубки с тонкими стенками разного диаметра, одна вложена в другую. Тонкие стенки способствуют более эффективной отдаче тепла. Устройство компактное и лёгкое в обслуживании. Цена – от 7500 рублей.
3. Bowman 190 кВт. Устройство премиум-класса. Титановые трубки с противокоррозийным покрытием пригодны для взаимодействия с хлорированной и морской водой. Может работать как на нагрев, так и на охлаждение. Цена от 120000 рублей.

Методы промывки

Есть простые вариации, практические не предусматривающие расходов, есть бюджетные с минимальными вложениями, и профессиональные – стоят намного дороже, но отличаются высокой эффективностью.

Как промыть вторичный теплообменник газового котла тем или иным способом? И когда логично применять их. Всё зависит от объёма отложений.

В самой простой ситуации достаточно механического очищения. Снаружи очищаются рёбра ВТ. В работе применяется любая твёрдая щётка, лопатка, скребок или тросик. Здесь очень важно не повредить пластины.

Второй метод –промывка в специальном составе. На практике он сочетается с первым способом и следует сразу после него.

Деталь помещается в ёмкость с кислотной смесью. Вид используемой кислоты: соляная или лимонная. Подходящие пропорции: 100 грамм на 10 литров. Воды.

Кислоты можно заменять любыми препаратами от накипи. Через 30-40 минут ВТ достаётся из ёмкости. С него аккуратно стирается оставшаяся накипь.

Попутно очищается и змеевик. Здесь применяется особый ёршик из стали.

Третий метод – химический. Через ВТ прокачиваются более агрессивные вещества с применением специального насоса. Он присоединяется к патрубкам детали.

Рекомендуем: Как выбрать бойлер для горячей воды (для нагрева)

Подходящие средства для работы отражены в данной таблице:

В ёмкость со смесью почти до самого дна кладётся шланг, одной стороной присоединённый к ВТ, а второй – к насосу. Так получается необходимая циркуляция. Процедура длится 30-40 минут. Затем деталь тщательно промывается обычной водой.

Четвёртый метод не предусматривает извлечение компонента. Это гидродинамическая промывка вторичного теплообменника газового котла. Но её осуществляют только профессионалы. Здесь требуется специальная технология и соблюдение критериев безопасности.

Её принцип – это прогон специального состава по системе котла под мощным давлением (1,5-2 бар). Работа производится бустером. В очистительную жидкость добавляются абразивные элементы.

Это самый эффективный метод, мягко убирающий все отложения и вычищающий деталь до торгового вида.

Если вы сомневаетесь в успехе самостоятельной очистки, можно заказать эту услугу. Все операции реализуются за день. Их ценник обуславливается такими факторами:

• регионом,
• мощности и модификацией котла,
• наценкой компании,
• применяемой техники и химикатов.

В Москве и центральном регионе клиенты за услуги платят порядка 3 500-9 000. В Питере – 3000 – 7000 руб. В других регионах: 1700 – 4500 руб.

Пошаговая инструкция, как сделать своими руками

Устройство для обмена теплом от теплосети к воде можно сконструировать своими руками.

Инструменты и материалы

Чтобы сконструировать пластинчатый теплообменник собственноручно, потребуются:

• аппарат для сварки;
• болгарка;
• листы из нержавеющей стали — два из рифлёной, один из плоской. Толщина 4 мм;
• электроды.

Процесс изготовления

Весь процесс изготовления устройство делится на несколько этапов:

1. Необходимо нарезать пластины из рифлёной стали. Потребуется 31 пластина размером 300 на 300 мм.
2. Из плоского листа вырезается лента длиной 18 метров и шириной 10 мм. Ленту необходимо нарезать на части длиной по 300 мм каждый.
3. Квадраты из рифлёного материала свариваются друг с другом десятимиллиметровой полосой с разных сторон, соседние секции должны быть перпендикулярны. Получится 15 секций, обращённых в одну сторону и 15 в другую в виде куба.
4. К частям, где будет течь вода, необходимо приварить коллектор из плоской нержавеющей стали.
5. В каждом коллекторе сверлится отверстие, к нему приваривается соединительная часть трубы.
6. Конструкция монтируется открытой стороной к газовой системе.

Достоинства и недостатки

Современные агрегаты просты в обслуживании и не доставляют проблем во время разбора и промывания устройства. Пластинчатые теплообменники, которые устанавливают чаще всего, загрязняются медленнее за счет повышенной турбулентности и качественной полировки.

Тепловые агрегаты от ведущих производителей служат дольше по сравнению с водяными бойлерами, котлами ГВС и печами для домов и гаражей. Средний срок службы агрегата составляет около 10-20 лет. У большинства устройств практически нет недостатков за исключением необходимости чистить прибор по мере его загрязнения. Чтобы сократить скопление грязи внутри устройства, нужно всегда использовать качественный теплоноситель.

Схемы подключения

Теплообменник может подключаться к системам отопления и водоснабжения по трём разным схемам: параллельной, двухступенчатой смешанной и двухступенчатой последовательной.

Параллельная

Наиболее простая в реализации и экономная схема. Обязательным условием является установка температурного регулятора. Недостатками являются не самое экономичное расходование тепла носителя, а также необходимость увеличенного трубопровода.

Двухступенчатая смешанная

Также требует регулятора температур. Значительно экономичнее параллельной схемы в плане потребления тепла. Однако сама по себе конструкция стоит дороже, так как требует сразу двух теплообменников. Оборудование необходимо подбирать очень точно в соответствии с конкретными условиями.

Двухступенчатая последовательная

При таком подключении входящий поток делится на два, один проходит через регулятор, а второй через нагреватель. Носитель тепла расходуется более эффективно по сравнению со смешанной. Также более эффективно распределяется нагрузка на сеть.

Минусом схемы является невозможность полной автоматизации. Несмотря на все преимущества, на практике схема используется редко из-за сильного влияния отопительной и водопроводной систем друг на друга и возможности перегрева отопительной сети.

Правила выбора

Виды теплоносителей, используемых для систем отопления
В список основных критериев, на которые необходимо обращать внимание при выборе, входит:

• тип и качество применяемого теплового носителя;
• простота разборки и сборки;
• тип передачи тепла;
• возможность наращивать объем мощности в процессе эксплуатации.

Пластинчатые обменники чаще используют для систем охлаждения и подогрева холодильников и бассейнов, спиральные применяют в различных сферах промышленности, горизонтальные лучше подходят в качестве устройств подогрева.

Как использовать?

Существует два основных варианта использования теплообменника для нагрева воды:

1. Первый вариант – подогрев проточной воды. Недостатками этого метода являются ограниченный расход воды, сложность поддержания тепла, отсутствие запасов воды. Плюсы – компактность системы.
2. Нагрев в ёмкости. Теплообменник погружается в бак и заполняется водой. Конструкция позволяет поддерживать температуру длительное время, при этом всегда есть запас воды. Недостаток метода – большие габариты бака требуют много пространства.

Все, что необходимо знать о горячей воде, представлено в этом разделе сайта.

Популярные производители

Теплообменники Астера отечественного производства
На российском рынке хорошо зарекомендовали себя разборные и паяные тепловые обменники от брендов РИДАН и ASTERA, отличающиеся высоким уровнем качества и доступностью необходимых запасных элементов.

Из зарубежных брендов покупатели чаще выбирают дизельные и стандартные устройства от ALFA LAVAL, DANFOSS и SONDEX.

При выборе агрегата нужно учитывать особенности системы в целом, смету, если речь идет о проекте, требования по количеству кВт, а также другие необходимые параметры.

Пластины теплообменника

Пластинчатый теплообменник для отопления дома изготавливается из нержавеющей стали. Этот металл превосходно претерпевает негативные воздействия воды плохого качества. На него могут оказывать влияние повышенные температуры, которые образуются в камере сгорания. Именно поэтому производители сделали правильный выбор.

Описываемый теплообменник для отопления изготавливается методом штамповки. Пластины выполняются не из любой нержавейки. Существуют специальные марки, которые рекомендованы к использованию. Например, отечественные производители наиболее часто используют сталь марки 08Х18Н10Т.

Плиты обладают интересным устройством. В них используется технология, которая предполагает создание канавок поверх плоскости. Они могут располагаться симметрично. Подобная рельефная поверхность увеличивает площадь теплового отбора, а также гарантирует равномерное распределение воды.

Как избежать ошибок

Центральный теплоноситель напрямую подключать к теплым полам нельзя, так как это может вывести их из строя в короткие сроки. К таким последствиям могут привести некоторые причины по типу высокого давления в центральных теплосетях и большой температуры. Кроме того, в теплоносителе содержится множество растворенного железа и химических реактивов.

Конструкция пластинчатого теплообменника

Теплообменник для отопления частного дома может быть пластинчатым. В этом случае в его состав входят:

• подвижная плита;
• неподвижная плита;
• крепежные изделия;
• набор пластин;
• верхняя и нижняя направляющие.

Крепежи необходимы для стягивания плит, которые формируют раму. Что касается направляющих, то они имеют круглое сечение. Теплообменник для отопления может иметь рамы самых разных размеров. Всё будет зависеть от мощности конструкции. Чем больше пластин, тем больше у устройства производительность, а также вес и размеры.

Число пластин для модели теплообменника имеет определенный показатель. В их конструкции имеются прокладки, которые герметизируют протоки, по которым протекает вода. Для того чтобы добиться необходимой плотности двух резиновых прокладок, пластины стягиваются между собой и фиксируются к неподвижной плите.

Изготовление теплообменника своими руками

Не всегда есть возможность купить готовый проект печи с теплообменником. Так же не все могут сами работать сваркой. Но соорудить теплообменник в печь для отопления своими руками, не такая тяжелая задача. Применив алюминий или медь можно избежать сварочных работ. При хорошей подготовке, правильном расчёте это возможно и не обременительно. Вдобавок экономит семейный бюджет.

Расходные материалы

Выбрав место и размер, стоит обдумать из чего проще соорудить теплообменник. Можно использовать как перечисленные выше материалы, так и чугунные радиаторы отопления, автомобильные радиаторы и тому подобное. Главное правильно учитывать тепло проводимость. Точно продумать какой инструмент понадобится и подготовить его заранее. Все эти мелочи облегчат установку.

Алгоритм сборки

Начинать надо с проекта — продумывая мелочи и подбирая варианты. Исходить стоит из размера — если печь слабая, то несоразмерно большой теплообменник только навредит. Если вы используете в качестве трубы для змеевика медь, то длина не должна превышать трёх метров.

Самый простой вариант изготовления — змеевик. Для него потребуется медная труба, длинной от 2 м до 3 м.

От длины трубы и количества витков зависит скорость нагрева. Но стоит помнить — надо учитывать размер печи, топки и не злоупотреблять увеличением змеевика. Перекосы в размерах понижают срок службы печи.

Для закручивания трубы в спираль нужен шаблон. Это любая подсобная деталь цилиндрической формы. Диаметр шаблона должен вписываться в топочный размер.

Подготовив материалы приступаем:

• Изгибая трубу, наматываем её на заготовленную болванку для получения спирали;
• Соблюдаем размеры, в которые надо змеевик поместить;

Средний показатель расчётной мощности теплообменника, равен 1кВт на 10 метров площади.

Если вас не устраивает такой тип теплообменника, можно изготовить другой тип, например сварив стальные трубы. Выглядит это примерно так:

Примеры чертежей, по которым проводить работы:

Как установить?

Установить теплообменник в печь удобно во время кладки новой печи. Это позволит капитально смонтировать его, соблюдая все зазоры и размеры. При такой установке легче соблюсти правильный размер. Смонтировав теплообменник на фундамент печи, обложить его кирпичом легче, чем разбирая готовую печь, пытаться приспособить его на место. Но это тоже возможно.

Есть также важные моменты и требования, которые стоит соблюдать для увеличения сроков эксплуатации:

• не стоит фиксировать трубы конструкций металлическими крепежами;
• не стоит заливать ледяную воду, для избежания появления конденсата;
• соблюдать пропорции между печью и теплообменником, избегая большой разницы;
• использовать уплотнительные материалы с высокой жаропрочностью;
• соблюдать полностью все меры противопожарной безопасности;

Нехитрые правила помогут избежать опасных ситуаций, помогут продлить срок службы печи. Не забывайте так же о пожарной безопасности.

Примеры установки на фото: