Теплообменники для систем отопления: Теплообменники для систем отопления: устройство и принцип работы

Содержание

Пластинчатые теплообменники для отопления

На главную

Блог

Все о теплообменниках и теплотехническом оборудовании

Рубрики

Мы в соцсетях

Подписка на статьи

Фильтр по статьям

Содержание статьи

Введение

Для чего нужен теплообменник в системе отопления
- Зависимая система отопления
- Независимые системы отопления

Как работает теплообменник в системе отопления

Заключение

Введение

Пластинчатые теплообменники для систем отопления – одно из направлений использования агрегатов данного типа.

Ранее, при проектировании объектов промышленного и гражданского назначения лидировали кожухотрубные рекуператоры. Подобные устройства имеют высокие показатели мощности. Однако они занимают огромную площадь, не поддаются инспекции и вызывают проблемы с профилактическим обслуживанием.

Пластинчатые теплообменные аппараты стали настоящей находкой в данном направлении. Развитие технологий существенно снизило разницу в мощности по сравнению с кожухотрубными агрегатами, а компактные габариты, возможность осмотра, простота разборки и очистки повысили спрос на пластинчатые рекуператоры.

В соответствующем разделе нашего каталога можно посмотреть модельный ряд подобных агрегатов, а также купить теплообменник для отопления. Далее в статье рассматривается их назначение и принцип работы.

Для чего нужен теплообменник в системе отопления

Система отопления многоквартирного дома или административного здания может быть:

зависимой – устаревший вариант, в котором теплообменные аппараты не используются;

независимой – современный тип, для реализации такой системы применяются пластинчатые теплообменники.

Зависимая система отопления

Принцип организации зависимой схемы теплоснабжения

В зависимой системе контур теплоснабжения между источником тепла (котельная или ТЭЦ) и потребителем – единое целое. Теплоноситель с температурой +95 °С поступает в дом, где по внутренним коммуникациям идет к радиаторам конечных потребителей – квартиры жильцов. Отдав тепло, по обратке теплоноситель возвращается в котельную.

Если же температура на входе в многоквартирный дом выше и составляет +105 °С, то для ее понижения до требуемого значения используют элеваторный узел и перемычку. С их помощью происходит подмешивание охладившегося теплоносителя из обратки к поступающему в дом.

Использование элеватора и перемычки

Плюсы подобной схемы реализации:

простота внедрения;

низкая стоимость комплектующих;

проще в обслуживании.

Минусы:

старые трубопроводы большой протяженности, идущие от котельной к потребителю, ржавеют, поэтому вода, поступающая в теплосистему дома, содержит большое количество осадков и агрессивных включений. Это приводит к быстрому износу современных алюминиевых радиаторов отопления в квартирах, а также пластиковых труб, пришедших на смену устаревшим чугунным, во внутренних коммуникациях жилых домов и административных зданий;

в случаях аварий на участке подачи теплоносителя, потребитель остается без тепла;

во время резких колебаний погоды – тяжело регулировать уровень температуры на стороне потребителя, что приводит к излишнему нагреву помещений и переплате за коммунальные услуги.

Для устранения недостатков зависимых систем активно внедряются независимые.

Независимые системы отопления

Основное назначение рекуперативных теплообменников – осуществление теплообмена между двумя различными средами, имеющими разную температуру без их смешивания.

Поэтому использование рекуператоров в отопительных системах позволяет разделить контур подачи тепла от теплоснабжающей организации потребителю на две несообщающиеся части, где через контактную поверхность — пластины, происходит обмен теплом без контакта сред.

Очень упрощенно выглядит такая схема теплоснабжения следующим образом:

Независимая система теплоснабжения

На данной схеме не учтено много дополнительных элементов, например, подпиточный насос, который подключают для сохранения количества жидкости в домовом контуре, но в целом, работа подобной системы выглядит именно так.

Плюсы независимой системы:

чистота горячей воды в домовом контуре отопления, что позволяет использовать пластиковые трубы и алюминиевые радиаторы;

в случаях аварий на линии подачи тепла от теплоснабжающей организации до пластинчатого теплообменника с помощью циркуляционного насоса можно управлять скоростью потока теплоносителя. Это позволяет сохранять температуру внутри помещения на требуемом уровне некоторое время;

высокая энергоэффективность (до 40% по сравнению с зависимой системой) за счет регулировки температуры у потребителей, как следствие — экономия денежных средств на коммунальных платежах.

Минусы:

дороже в реализации;

сложнее в обслуживании.

Как работает теплообменник в системе отопления

Схема отопления через теплообменник

Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата в системе отопления выглядит следующим образом:

Из котельной нагретый теплоноситель поступает в теплообменный аппарат.

Через пластины тепловая энергия с эффективностью до 95% передается теплоносителю в контуре потребителя.

Далее нагретая вода по трубам поступает конечным потребителям в радиаторы отопления.

Отработанный теплоноситель поступает на обратку теплообменника уже с меньшей температурой, где, вновь проходя через пластины, подогревается и поступает в батареи.

Скорость движения теплоносителя во внутреннем контуре регулируется с помощью циркуляционного насоса, который устанавливается на обратке.

Для того, чтобы компенсировать потери теплоносителя во внутреннем контуре отопления, применяются подпиточные насосы, которые забирают часть воды с обратки внешнего контура, идущего в ТЭЦ или котельную. Поскольку количество подпиточного материала мало по отношению к основному теплоносителю в домовой системе отопления, то качество воды в трубах жилого дома не ухудшается в течение всего отопительного сезона.

В работе независимой системы отопления используется различная автоматика и регулирующая запорная арматура для постоянного поддержания требуемых характеристик: температуры, скорости движения теплоносителя, падения давления.

Заключение

Подробные схемы подключения пластинчатых установок в системах отопления имеет смысл рассматривать только в совокупности с системой ГВС, поскольку в современном отоплении и водоснабжении – это два тесно взаимосвязанных процесса.

Поэтому в последующих статьях будет разобрано использование пластинчатых теплообменных аппаратов для горячего водоснабжения, а далее варианты и схемы подключения теплообменников в общей системе.

Подписывайтесь на новости в соц сетях и e-mail рассылку, чтобы не пропустить их.

Если вам необходим теплообменник для системы отопления прямо сейчас, то заполните форму ниже. Инженеры компании «ПроТепло» помогут подобрать оптимальную модель под вашу задачу.

Подбор пластинчатого теплообменника для системы отопления

Греющая сторона

м3/чт/чГкал/чккал/чкВтМВт

Нагреваемая сторона

м3/чт/ч

Теплообменник в системе отопления, независимая схема отопления

Теплообменник передает тепло от одного теплового источника другому. Здесь исключается физический контакт между носителями тепла. Особенность подобной конструкции позволяет применять такое устройство практически в любой отопительной системе. Однако расходы на оборудование будут несколько выше и возрастать пропорционально мощности. Регулирующее оборудование здесь будет тоже немного сложнее и дороже. Теплообменники применяются в независимых системах теплоснабжения.
Давайте сначала разберемся в том, как устроены наши теплосети.

В основном в России применяются системы теплоснабжения, которые называются независимыми и работают без теплообменника.
Тем не менее, у нас используют и независимую схему. Однако самой распространенной все еще остается зависимая система теплоснабжения. В этом случае котел греет воду, которая, минуя теплообменник, поступает непосредственно в батареи отопления в помещениях.

Схема нагрева состоит из нагревающего устройства, регулирующего оборудования и теплосети.

Температура регулируется в зависимости от погоды или при необходимости увеличить или уменьшить подачу тепла в помещения. В этом случае теплообменник не применяется, а значит регулировать температуру непосредственно в квартирах можно только в сторону её уменьшения. Котельная в этом случае требует дополнительного громоздкого оборудования, а тепловые сети постоянно то нагреваются, то остывают, что отрицательно сказывается на состоянии теплосетей и батарей отопления. В этой схеме большие утечки тепла. При относительной дешевизне эффективность такой отопительной системы немного ниже. Непосредственно в котельной невозможно точно рассчитать необходимое количество тепла для обогрева всех помещений. Поэтому эффективность теплоотдачи весьма низка при высоком уровне перерасхода тепловой энергии, что характерно для отопительных систем без разделенных контуров теплообмена.

Независимая система эффективного теплоснабжения с применением современных теплообменников

Заказать расчет теплообменника

Теплообменник позволяет значительно снизить потери тепловой энергии. На это влияет не только более эффективная двухконтурная схема теплоснабжения, но и дополнительная автоматика, которую можно применять только в подобных конструкциях. Независимая система теплового снабжения состоит из теплового распределительного пункта и дополнительных индивидуальных теплообменников, находящихся в инженерных помещениях непосредственно в каждом доме. Это позволяет регулировать подачу тепла в любой квартире более эффективно.

Как это устроено

От котельной тепло с фиксированной температурой порядка 95 градусов подается к основному распределительному пункту, на главный теплообменник. В обратном контуре тоже фиксированная температура 70 градусов. Такой становится температура после нагрева отопительных батарей. Теперь в котельной не нужно держать операторов, устанавливать дорогостоящую автоматику, мощные насосы и трубы отопления большого диаметра и, что немаловажно, можно использовать трубы меньшего диаметра. Потери тепла в этой схеме минимальны.

Блочный тепловой пункт

Довольно часто теплообменник повышенной производительности устанавливают непосредственно в котельной и применяют двойной тепловой контур, позволяющий продлить срок службы отопительного котла. Здесь внутренний тепловой контур котла использует меньшее количество теплообменного вещества, поэтому отсутствует накипь и котлы служат гораздо дольше.

При использовании теплообменника потребитель имеет возможность регулировать подачу тепла индивидуально, то есть в каждой квартире в отдельности. Нужны лишь индивидуальные регулирующие приборы непосредственно на батареях. Преимущество налицо.

Через теплообменник можно подключить теплый пол к системе отопления.

Как это правильно сделать: Здесь нужен дополнительный теплообменник для теплого пола. Но если подключить теплый пол к системе отопления без теплообменника, вы оставите соседей без тепла. Не столько важны потери тепла на обогрев вашего пола. Нужно учитывать, что вода в зависимой системе циркулирует иным образом и идет по пути наименьшего сопротивления, то есть по самому короткому пути и попросту не будет поступать к соседям.
У теплообменников лишь один недостаток. Это дополнительные затраты во время монтажа, но они с лихвой окупятся во время эксплуатации.

Стоит также подчеркнуть, что любую систему отопления как бытовую, так и промышленную, можно усовершенствовать. А из зависимой отопительной системы достаточно легко сделать независимую схему теплоснабжения. Для этого отопительную систему нужно дополнить теплообменником и установить специальную регулирующую автоматику. Но это придется делать во всех домах, которые обслуживает ваша котельная. В этом случае можно получить экономию на расход тепла до 40-ка процентов.

Следующая статья: Теплообменники в металлургической промышленности

Что такое теплообменники и как они работают в печах?

Натан Уоллес — старший техник по обслуживанию и эксперт по техническому обслуживанию и ремонту систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в компании Standard Heating & Air Conditioning, где он работает с 2001 года. Натан с удовольствием поделится своими знаниями о том, как работают ваши печи и теплообменники.

Многие домовладельцы не знают, что такое теплообменники и даже где они находятся в их доме, до тех пор, пока с ними что-то не случится. Когда ваша печь находится в хорошем рабочем состоянии, легко забыть, что теплообменник является самым большим компонентом печи. Как и все устройства, созданные человеком, время и использование сказываются на теплообменниках и могут привести к образованию трещин или отверстий. Когда это происходит, результатом может быть печь, которая производит неполное сгорание топлива и неприемлемые уровни окиси углерода (CO), потенциально опасные условия. Угарный газ, попадающий в ваш дом из-за плохой вентиляции или утечек в теплообменнике, может вызвать серьезное заболевание или даже смерть.

Существует множество различных типов теплообменников. Их целью является безопасная передача тепла, и они имеют множество применений, включая отопление помещений, охлаждение и охлаждение, электростанции, химические заводы и другие процессы. Этот блог о типах, которые можно найти в печи с принудительной подачей воздуха, например, во многих домах городов-побратимов.

Теплообменники, кожухотрубные и металлические кожухотрубные, работают путем передачи тепла из одного места в другое. Когда печь сжигает природный газ или пропановое топливо, его побочные продукты выхлопа/сгорания (также известные как дымовые газы) попадают в теплообменник и проходят через него. Горячие дымовые газы нагревают металл по мере того, как газ направляется к выпускному отверстию печи. При этом горячий металл нагревает воздух, циркулирующий снаружи теплообменника.

Первичный теплообменник

В этой части находятся самые горячие дымовые газы, находящиеся ближе всего к горелкам в печи. В результате пламя и тепло подвергают его наибольшей нагрузке, что со временем может привести к растрескиванию и тепловому стрессу. Печи с КПД 70-80% имеют один теплообменник. Чем эффективнее теплообменник, тем меньше энергии нужно тратить на обогрев дома. Некоторые печи имеют только один теплообменник, но более эффективные часто также имеют вторичный теплообменник.

Вторичный теплообменник

Если у вас есть печь, которая считается высокоэффективной (90%+), она содержит как первичный, так и вторичный теплообменник. Когда продукты сгорания покидают первичный теплообменник, они проходят во вторичный теплообменник, где больше тепла высвобождается из дымовых газов и начинает образовываться водяной пар. Это изменение состояния воды из пара в жидкое высвобождает скрытую теплоту во вторичном теплообменнике, повышая эффективность печи. Вот почему высокоэффективные печи иногда называют конденсационными печами. Вторичные теплообменники обычно изготавливаются из нержавеющей стали или стального материала с покрытием, способного противостоять нагреву, влаге и кислоте.

Опасность для здоровья при повреждении теплообменника печи

Поскольку теплообменники содержат дымовые газы, важно, чтобы на них не было отверстий, трещин или других повреждений. Этот тип износа, который допускает утечку и смешивание дымовых газов с нагретым воздухом, может привести к неполному сгоранию и образованию окиси углерода и других вредных побочных продуктов. Несмотря на то, что из вашей печи может не сразу произойти утечка угарного газа в жилое пространство, высокий уровень СО делает ее эксплуатацию небезопасной. Такая простая вещь, как засорение дымохода или повреждение выхлопной трубы, может привести к очень опасной ситуации.

Как определить проблемы с теплообменником в вашей печи

Если ваша печь не работает со сбоями или не срабатывает датчик угарного газа, практически невозможно узнать, возникли ли проблемы в вашем теплообменнике без непосредственного осмотра или тестирования на содержание CO. Это Вот почему регулярное техническое обслуживание и осмотры очень важны. Осмотр и анализ горения/испытание на CO — лучший способ определить, безопасно ли работает печь.

Визуальный осмотр теплообменника

Некоторые теплообменники можно проверить визуально. Другим требуются специальные инструменты для более тщательного изучения устройства. Наши специалисты оснащены камерой с гибким стержнем, которая может заглянуть в труднодоступные места вашей печи, чтобы обеспечить тщательный осмотр. Иногда мы обнаруживаем внутренние проблемы в теплообменниках, которые в противном случае были бы скрыты и выглядели бы в хорошем состоянии снаружи.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы запланировать техническое обслуживание или настройку теплообменника.

Объяснение теплообменников HVAC — Инженерное мышление

Объяснение теплообменников HVAC. В этой статье мы собираемся обсудить различные типы теплообменников, используемых в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в системах обслуживания зданий как для жилых, так и для коммерческих объектов. Мы также рассмотрим, как они применяются к системным компонентам для кондиционирования построенной среды, охватывающей принцип работы обычных теплообменников HVAC с анимацией.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео, включающее подробную анимацию для каждого теплообменника!

🏆 Ознакомьтесь с широким ассортиментом реальных теплообменников Danfoss нажмите здесь

Теплообменники Danfoss повышают эффективность, уменьшают количество хладагента и экономят место в вашей системе HVAC. Вы можете найти весь ассортимент и узнать больше о каждом из них на веб-сайте Danfoss. Узнайте больше о теплообменниках Danfoss: ссылка здесь

Что такое теплообменник?

Теплообменник — это именно то, что следует из названия, устройство, используемое для передачи (обмена) тепла или тепловой энергии. В теплообменники подается либо горячая жидкость для обогрева, либо холодная жидкость для охлаждения.

Жидкость может быть как жидкостью, так и газом
Тепло всегда переходит от горячего к холодному
Для передачи тепла должна существовать разница температур

Как происходит теплообмен?

Тепловая энергия передается тремя способами.

Кондукция
Конвекция
Излучение

Большинство теплообменников для систем ОВиК используют конвекцию и теплопроводность. Радиационный теплообмен имеет место, но он составляет лишь небольшой процент.

Кондуктивный теплообмен

Тепловое изображение Кондуктивный теплообмен

Теплопроводность возникает при физическом соприкосновении двух материалов с разной температурой. Например, мы ставим горячую чашку кофе на стол на несколько минут, а затем убираем чашку, стол будет проводить часть этой тепловой энергии.

Конвекционная теплопередача

Конвекция возникает, когда жидкости движутся и уносят тепловую энергию. Это может происходить естественным путем или под действием механической силы, например, при использовании вентилятора. Например, когда вы дуете на горячую ложку супа. Вы дуете на ложку, чтобы охладить суп, и воздух уносит это тепло.

Теплопередача излучением

Излучение возникает, когда поверхность излучает электромагнитные волны. Все, включая вас, излучает тепловое излучение. Чем горячее поверхность, тем больше теплового излучения она излучает. Примером этого может быть солнце. Солнечное тепло распространяется в виде электромагнитных волн через пространство и не достигает нас ни с чем.

Используемые жидкости

Жидкости, используемые в системе HVAC, обычно включают воду, пар, воздух, хладагент или масло в качестве среды передачи. Теплообменники HVAC обычно делают одну из двух вещей: они либо нагревают, либо охлаждают воздух или воду. Некоторые из них используются для охлаждения или обогрева оборудования по соображениям производительности, но большинство используется для кондиционирования воздуха или воды.

Типы теплообменников.

Большинство теплообменников имеют одну из двух конструкций. Либо катушка, либо пластинчатая конструкция. Давайте рассмотрим основы того, как они работают, а затем посмотрим, как они применяются к обычным теплообменникам в системах.

Змеевиковые теплообменники – упрощенные

Базовый змеевиковый теплообменник

В змеевиковых теплообменниках в их простейшей форме используется одна или несколько трубок, которые проходят туда и обратно несколько раз. Трубка разделяет две жидкости. Одна жидкость течет внутри трубы, а другая снаружи. Давайте посмотрим на пример отопления. Тепло передается от горячей внутренней жидкости к стенке трубы посредством конвекции, затем оно проходит через стенку трубы на другую сторону, а внешняя жидкость уносит его также за счет конвекции.

Пластинчатые теплообменники – упрощенные

Базовый пластинчатый теплообменник

Пластинчатые теплообменники используют тонкие пластины металла для разделения двух жидкостей. Жидкости обычно текут в противоположных направлениях, чтобы улучшить теплопередачу. Тепло самой горячей жидкости передается на стенку пластины, а затем передается на другую сторону. Другая жидкость, поступающая с более низкой температурой, затем уносит ее за счет конвекции.

Давайте более подробно рассмотрим, как эти типы теплообменников применяются в системах HVAC.

Ребристый трубчатый змеевик (жидкость)

Ребристый трубчатый теплообменник

Ребристые трубы часто называют просто змеевиком, например, нагревательным или охлаждающим змеевиком. Они чрезвычайно распространены. Вы найдете их в вентиляционных установках, фанкойлах, системах воздуховодов, испарителях и конденсаторах систем кондиционирования воздуха, на задней панели холодильников, в конвекторах, список можно продолжить.

В этих теплообменниках вода, хладагент или пар обычно проходят внутри, а воздух выходит наружу.

Например, при использовании для нагрева воздуха, с использованием нагретой воды, горячая вода течет внутри трубы и передает свою тепловую энергию посредством конвекции стенке трубы, существует разница температур между горячей водой и воздухом, поэтому тепло проводится через стенку трубы. Воздух, проходящий снаружи, уносит это за счет конвекции.

Ребра обычно соединяются между всеми трубами, они располагаются непосредственно на пути потока воздуха и помогают отводить тепло из трубы и передавать его в воздух, поскольку они действуют как расширение площади поверхности трубы. Больше площадь поверхности = больше места для передачи тепла.

Канальный пластинчатый теплообменник

Канальные пластинчатые теплообменники используются в вентиляционных установках для обмена тепловой энергией между потоками всасываемого и вытяжного воздуха без переноса влаги и без смешивания воздушных потоков. Теплообменник изготовлен из тонких листов металла, обычно алюминия, в котором две жидкости с разными температурами текут в противоположных диагональных направлениях. Обычно воздух используется в обоих, но также могут использоваться выхлопные газы чего-то вроде двигателя ТЭЦ.

Тепло от одного потока направляется конвекцией на тонкие листы металла, разделяющие потоки, затем проходит через металл, где принудительной конвекцией переносится в другой поток.

Конвектор внутрипольный

Конвекторы устанавливаются по периметру здания, обычно под окном или стеклянной стеной, и очень распространены в новых коммерческих зданиях. Внутрипольные конвекторы устанавливаются в пол и служат для уменьшения теплопотерь через стекло, а также предотвращения образования конденсата.

Они делают это, создавая стену конвекционных воздушных потоков. Конвекторы обычно используют горячую воду или электрические нагревательные элементы для нагрева воздуха. Их расположение на уровне пола означает, что они имеют доступ к самому холодному воздуху в помещении. Теплообменник передает тепло ему через ребристую трубу, в результате чего холодный воздух нагревается и поднимается к потолку. По мере того, как этот теплый воздух поднимается вверх, более холодный воздух в комнате устремляется, чтобы занять его место. Это создает конвективный поток и тепловую границу между стеклом и помещением.

Канальный электронагреватель – элемент с открытым змеевиком

Канальный электронагреватель

Нагревательные элементы с открытым змеевиком используются в основном в воздуховодах, печах и иногда в фанкойлах. Они работают с использованием открытых катушек под напряжением из металла с высоким сопротивлением для выработки тепла. Эти теплообменники помещаются непосредственно в поток воздуха, и когда воздух проходит через змеевики, тепловая энергия передается посредством конвекции. Они обеспечивают равномерный нагрев по всему воздушному потоку, хотя используются только там, где это безопасно и труднодоступно.

Микроканальные теплообменники

Микроканальные теплообменники представляют собой усовершенствование теплообменника с ребристыми трубами, обеспечивающее превосходный теплообмен, хотя они используются только в системах охлаждения и кондиционирования воздуха. Теплообменники такого типа можно найти в чиллерах с воздушным охлаждением, конденсаторных установках, жилых кондиционерах, осушителях воздуха, холодильных шкафах, крышных установках и т. д.

Теплообменники этого типа также используют конвекцию в качестве основного метода теплопередачи. Микроканальный теплообменник имеет простую конструкцию. С каждой стороны находится коллектор, между каждым коллектором проходит несколько плоских трубок с ребрами между ними. Воздух проходит через зазоры в ребрах, чтобы унести тепловую энергию.

Хладагент поступает через коллектор, а затем проходит через плоские трубки, пока не достигнет другого коллектора. Коллекторы содержат перегородки, которые контролируют направление потока хладагента и используются для многократного прохождения хладагента по трубам, чтобы увеличить время, проводимое внутри, и, таким образом, увеличить возможность передачи тепловой энергии.

Внутри каждой плоской трубки есть несколько небольших отверстий, известных как микроканалы, которые проходят по всей длине каждой плоской трубки. Эти микроканалы значительно увеличивают площадь поверхности теплообменника, что позволяет большему количеству тепловой энергии выходить из хладагента в металлический корпус теплообменника. Разница температур между хладагентом и воздухом приводит к тому, что тепло проходит через корпус плоской трубы к ребрам. Когда воздух проходит через зазоры, он уносит эту тепловую энергию за счет конвекции.

Змеевик испарителя печи

Испарители печи обычно используются в больших домах и небольших коммерческих объектах с небольшими системами воздуховодов. Вы можете получить катушки большего размера, которые работают по тому же принципу, но для более крупных систем, в основном для кондиционеров в средних и крупных коммерческих зданиях. Змеевик внутри печного испарителя работает так же, как ребристый трубчатый теплообменник, и использует хладагент внутри, а воздух поступает снаружи. Воздух, проходящий через трубы, передает свое тепло посредством принудительной конвекции, затем оно передается через стенку трубы посредством теплопроводности, хладагент внутри уносит это тепло посредством принудительной конвекции, хладагент кипит и испаряется в компрессоре.

Радиаторы

Они очень распространены, особенно в Европе и Северной Америке, в домах и старых коммерческих зданиях. Они крепятся к стенам, как правило, под окном, чтобы обеспечить обогрев помещения. Их функция очень проста, они обычно подключаются к трубе горячего водоснабжения, в которую подается горячая вода от бойлера.

Вода поступает по трубке малого диаметра и стекает внутрь радиатора. Внутренняя площадь радиатора больше, чем у трубы, что замедляет скорость воды, чтобы дать больше времени для передачи тепла.

Тепло воды передается за счет теплопроводности металлическим стенкам радиатора. На внешней стороне радиатора находится воздух помещения. Когда этот воздух соприкасается с горячей поверхностью радиатора, тепло передается воздуху, и это заставляет воздух расширяться и подниматься вверх. Затем более холодный воздух перемещается, чтобы заменить этот воздух, вызывая непрерывный цикл движущегося воздуха, который нагревает комнату, поэтому этот движущийся воздух представляет собой конвекционный теплообмен. Радиатор обычно имеет несколько ребер, соединенных сзади или между панелями, особенно на новых, они нужны только для увеличения площади поверхности радиатора, чтобы обеспечить больше возможностей для передачи тепла в воздух. Радиаторы названы неправильно, так как они переносят в основном за счет конвекции.

Иногда можно встретить радиаторы специальной конструкции, подключенные к паровым системам, но это становится все менее распространенным явлением, раньше также использовалось масло, но сейчас это довольно редко.

Водяной нагревательный элемент

Водяной нагревательный элемент обычно используется в калориферах и водонагревателях, а также иногда используется в бассейне открытых градирен для предотвращения замерзания воды зимой. В них используется металлическая катушка вдоль трубки, которая имеет высокое значение сопротивления. Это сопротивление генерирует тепло. Катушка изолирована, чтобы сдерживать поток тока, но допускает поток тепловой энергии. Нагревательный элемент погружается в резервуар с водой, и тепло передается от элемента в воду. Таким образом, вода, которая вступает в контакт с нагревательным элементом, нагревается, и это заставляет ее подниматься внутри бака, затем более холодная вода течет, чтобы заменить эту нагретую воду, где этот цикл будет продолжаться.

Вращающееся колесо

Вращающееся колесо теплообменника

Теплообменники такого типа обычно устанавливаются в вентиляционной установке между потоками приточного и вытяжного воздуха. Они работают с помощью небольшого электродвигателя, соединенного с ременным шкивом, который медленно вращает диск теплообменника, который находится непосредственно в воздушном потоке между выхлопным и приточным воздухом. Воздух проходит прямо через диск, но при этом вступает в контакт с материалом колеса. Материал диска теплообменника поглощает тепловую энергию одного потока воздуха и при вращении входит во второй поток воздуха, где отдает эту поглощенную тепловую энергию. Этот тип теплообменника приведет к смешиванию небольшого количества жидкости между потоками всасываемого и вытяжного воздуха из-за небольших зазоров, присутствующих в месте вращения колеса, поэтому его нельзя использовать там, где используются сильные запахи или токсичные пары.

Эти теплообменники можно использовать в зимние месяцы для рекуперации тепла от выхлопных газов здания. Это тепло улавливается тепловым колесом и передается в поток приточного воздуха, который будет намного холоднее, чем воздух внутри здания.
Эти теплообменники также можно использовать в летние месяцы для рекуперации холодного воздуха из выхлопных газов здания и его использования для охлаждения поступающего свежего воздуха.

Водогрейный котел

Принцип работы котла

Такие большие бойлеры можно найти в основном в средних и крупных коммерческих зданиях в более прохладном климате. В домах и небольших зданиях будут использоваться гораздо меньшие версии, обычно настенные. Оба имеют много вариаций, но этот тип очень распространен.

Топливо сгорает в камере сгорания (обычно газ или масло), а горячие выхлопные газы проходят через ряд труб, пока не достигнут дымохода и не выбрасываются в атмосферу. Трубки и камера сгорания окружены водой. Тепло конвектируется к стенкам трубы и затем передается воде, которая затем уносится конвекцией. В зависимости от конструкции системы вода выходит либо в виде нагретой воды, либо в виде пара. Эта вода нагнетается насосом, скорость насоса, а также количество сжигаемого топлива могут варьироваться для изменения температуры и расхода.

Тепловая трубка

Вы найдете их в солнечных водонагревателях и некоторых змеевиках рекуперации тепла. Если мы посмотрим на солнечное тепловое применение, у нас есть трубка, сделанная из специального стекла, из которой откачан весь воздух для создания вакуума, а затем запечатана. Внутренний слой трубки имеет специальное покрытие. Покрытие и вакуум работают вместе, чтобы предотвратить выход тепла после того, как оно войдет в трубку, а затем помогает передать его к тепловой трубке в центре.

Тепловая трубка имеет ребра с каждой стороны, соединенные с покрытием трубки для сбора тепловой энергии.

Тепловая трубка представляет собой герметичную длинную полую медную трубку, которая проходит по всей длине стеклянной трубки и имеет выступающий выступ наверху. Колба подключена к коллектору, и холодная вода проходит через коллектор, чтобы пройти через головку колбы.

Внутри тепловой трубки находится смесь воды, находящаяся под очень низким давлением. Это низкое давление позволяет воде испаряться в пар с небольшим подводом тепла. Затем пар поднимается в колбу, где отдает свое тепло воде, протекающей через коллектор. По мере того, как пар отдает свое тепло, он конденсируется и падает вниз, чтобы повторить цикл. Трубка поглощает тепловое излучение, которое затем передается в трубку. Вода внутри конвектирует ее до колбы, тепло передается через стенку трубы и уносится конвекцией в поток воды.

Охлаждающая балка

Охлаждающая балка теплообменников ОВКВ

Используются два типа охлаждающих балок: пассивные и активные. Оба используются в основном в коммерческих зданиях.

Активная охлаждающая балка работает, пропуская холодную жидкость, обычно воду, через ребристый трубчатый теплообменник. Затем воздух подается в охлаждающую балку и выходит через специально расположенные сопла. Этот воздух движется по оребренной трубе и выдувает холодный воздух в помещение. Поэтому используют принудительную конвекцию.

В пассивных охлаждающих балках также используется ребристый трубчатый теплообменник, но к ним не подключен канальный источник воздуха. Вместо этого они создают естественную конвекцию, охлаждая теплый воздух на уровне потолка. Затем этот охлажденный воздух опускается и заменяется более теплым воздухом, где цикл повторяется.

Нагреватель печи

Нагреватели печи обычно используются в домах с канальным кондиционированием воздуха. Они очень распространены в Северной Америке. В печных нагревателях используется теплообменник, помещенный непосредственно в канальный воздушный пар. Топливо сгорает, и горячий газ направляется через теплообменник, тепло от него конвективно передается в стенки теплообменника, более холодный воздух проходит через другую сторону, вызывая разницу температур, поэтому тепло газа передается через стены и будет унесен конвекцией.

Пластинчатый теплообменник

Существует два основных типа пластинчатых теплообменников: прокладочный и паяный пластинчатый. Они оба очень эффективны при передаче тепловой энергии, для еще большей эффективности и компактной конструкции вы можете использовать пластинчатые микротеплообменники для многих приложений. Ранее мы подробно рассмотрели все эти теплообменники.

Основное, что нужно знать об этих двух типах теплообменников, это то, что тип прокладки можно демонтировать, его мощность нагрева или охлаждения можно увеличить или уменьшить, просто добавив или удалив теплообменные пластины. Вы обнаружите, что они используются, особенно в высотных коммерческих объектах, для косвенного подключения чиллеров, котлов и градирен к контурам отопления и охлаждения, а также для подключения зданий к районным энергетическим сетям.

Паяный пластинчатый теплообменник

Паяный пластинчатый теплообменник представляет собой герметичные узлы, которые не могут быть разобраны, их мощность нагрева или охлаждения фиксирована. Они используются для таких приложений, как тепловые насосы, комбинированные котлы, блоки сопряжения тепла, косвенное подключение калориферов и т. д.

Оба работают за счет прохождения жидкости, обычно в противоположных направлениях, в соседних каналах. Жидкости обычно представляют собой воду или хладагент. Тепловая энергия передается на пластину конвекцией, затем проходит через пластину, а жидкость на другой стороне уносит ее за счет конвекции.

Тепловые насосы

Тепловые насосы используются в основном в жилых домах, но иногда и в коммерческих объектах. Существует два основных типа тепловых насосов с воздушным и наземным источником. Воздушный источник обычно используется для обогрева помещений, тогда как наземный источник чаще используется для нагрева воды.

Источник воздуха работает как система кондиционирования, но наоборот, вместо отвода тепла из помещения, он добавляет его. Хладагент проходит от компрессора к внутреннему блоку, который содержит ребристый трубчатый теплообменник. Хладагент передает свое тепло путем конвекции стенкам трубы, а затем проходит через нее на другую сторону. С другой стороны, холодный воздух помещения проходит через теплообменник с помощью небольшого вентилятора, который затем отводит тепло за счет конвекции. Затем хладагент поступает к расширительному клапану, а затем к наружному блоку, который также представляет собой теплообменник с ребристыми трубами или микроканальный теплообменник.

Когда воздух проходит через этот теплообменник, окружающий воздух вызывает кипение хладагента и выделение тепла. Затем это тепло проходит через компрессор к внутреннему блоку, чтобы повторить цикл.

Наземный источник работает немного по-другому. Смесь воды и антифриза прокачивается по трубам в земле для сбора тепла. Затем он передается в небольшой холодильный цикл через паяный пластинчатый теплообменник. Хладагент переносит его во второй паяный пластинчатый теплообменник, который соединен с другим водяным контуром, на этот раз передавая свое тепло в бак с горячей водой, обычно через спиральную неребристую трубу.

Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник обычно используется в охладителях на испарителе и/или конденсаторе, иногда также в качестве охладителя смазочного масла.
Возможно, это упрощенная конструкция теплообменника. У них есть внешний контейнер, известный как оболочка. Внутри оболочки находится несколько труб, известных как трубки. Трубки содержат одну жидкость, а оболочка – другую жидкость. Две жидкости всегда разделены стенками трубы, они никогда не встречаются и не смешиваются. Жидкости будут иметь разную температуру, что приведет к передаче тепловой энергии между жидкостями, и эта тепловая энергия будет проходить через стенки трубы. При использовании в испарителе или конденсаторе двумя жидкостями будут вода и хладагент. В зависимости от конструкции вода может находиться в кожухе или трубке, а хладагент — в другой.

Чиллер

Теплообменники чиллера

В чиллере используется кожухотрубный теплообменник, пластинчатый теплообменник или теплообменник с ребристыми трубами. Многие чиллеры на самом деле будут использовать комбинацию всего этого. Например, в чиллере с воздушным охлаждением может использоваться кожухотрубный теплообменник для испарителя, ребристый трубчатый или микроканальный теплообменник для конденсатора, паяный пластинчатый теплообменник для охлаждения масляной смазкой компрессора и пластинчатый теплообменник с прокладками для косвенного подключения.