Разновидности теплообменников для горячего водоснабжения частного дома

Холодное и горячее водоснабжение – две инженерные системы, связанные с комфортными условиями проживания в частном доме. И если с водопроводом холодной воды все более или менее понятно, потому что это трубная разводка от насоса, который забор воды производит из колодца или скважины. То горячее водоснабжение – сеть более сложная, и условия ее эксплуатации в основном зависят от нагревательного элемента, в качестве которого чаще всего выступает отопительный котел. А так как котловых агрегатов очень много, имеется в виду их конструктивные особенности, то соответственно и вода в них будет нагреваться по-разному. Один из вариантов, который сегодня используется чаще остальных, это установленные в котле или вне него теплообменники для горячего водоснабжения частного дома.

Свое название теплообменники получили по прямому своему назначению. То есть, в этих агрегатах происходит обмен температурами. А так как разговор идет о горячем водоснабжении, то понятно, что тепло от горячей воды передается холодной, чтобы на выходе она стала также горячей. А так как у ГВС нет свое источника тепла, то есть, напрямую вода в системе не нагревается от энергоносителя, то соответственно должен быть свой собственный нагреватель или система, которая нагревала бы воду. И такой системой выступает отопление.

Получается так, что горячая вода в отопительной системе проходит через теплообменник и часть своего тепла через стенки прибора отдает холодной воде, расположенной в какой-то емкости. И такие емкости называются бойлерами. А вся нагревательная технология называется косвенной, потому что нет прямого взаимодействия энергоносителя с конструкцией подогрева системы горячего водоснабжения.

Типы теплообменников

Самый простой теплообменник – это змеевик из металлической трубы. Понятно, что металл – идеальный материал с высокой теплопроводностью, а значит, передача тепла будет быстрой и максимально эффективной. И чем больше диаметр змеевика, чем больше в нем витков, тем интенсивнее он будет отдавать тепло, потому что таким образом увеличивается площадь теплообмена. Конечно, на интенсивность теплоотдачи будет влиять и разница между холодной водой в бойлере, и горячей в системе отопления. И чем разница будет меньше, тем лучше. Правда, необходимо отметить, что вода в скважине обычно составляет в среднем +10С, приплюсуйте сюда зимнюю температуру, то получается так, что при необходимости довести воду в ГВС до температуры +40-45С, нужно нагреть воду в отопительной системе до +80-90С.

Что касается материала, из которого змеевики теплообменники изготавливаются, то в основном используются или стальные, или чугунные приборы.

• У обоих материалов высокая теплопроводность.
• Стальные агрегаты весят меньше чугунных.
• По показателю ударопрочности стальные выигрывают. Они не лопаются при ударах, как чугунные теплообменники. И в этом их большое преимущество.
• Они также хорошо выдерживают перепады температур. То есть, оба материала держат высокие температуры, но при резком их изменении чугун трескается и лопается.
• Правда, сталь быстрее коррозирует при соприкосновении с водой и кислородом. Если в теплообменнике постоянно находится вода (внутри и снаружи), то прослужит он долго, потому что в самой воде незначительная концентрация кислорода.

То есть, по многим техническим характеристикам стальные теплообменники лучше. В настоящее время эти приборы изготавливают и из медных труб. По всем показателям медные теплообменники превосходят и стальные, и чугунные, но у них есть один большой недостаток- слишком дорогое это удовольствие.

Внимание! Для изготовления змеевика из стали необходимо использовать трубу с минимальным диаметром 32 мм и толщиною стенки 5 мм.

Пластинчатые теплообменники

Еще одна разновидность – это пластинчатые теплообменники для горячего водоснабжения. В основе их конструкции лежат гофрированные пластины, которые устанавливаются между плитами и сжимаются между собой специальными болтовыми соединениями.

По эффективности пластинчатые теплообменники превосходят трубные. Все дело в тех самых пластинах, за счет которых прибор и получил свое название. У них большая площадь теплоотдачи, их самих большое количество, нагреваются они от труб, которые пронизывают все пластины в четырех местах, отсюда, в принципе, и сильный их нагрев. На фото ниже показан такой агрегат.

Но есть у этой разновидности одно большое преимущество – это возможность наращивать длину прибора за счет установки в него дополнительных пластин. При этом толщина самого гофрированного элемента небольшая (0,5-0,6 мм), а площадь теплоотдачи огромна. Даже установив дополнительно 10 элементов, можно повысить теплоотдачу прибора на 10-15%.

Внимание! Движение жидкости в коллекторах теплообменника создает турбулентность, которая увеличивает теплоотдачу прибора за счет самоочищения гофрированных пластин от различного рода наслоений и накипи.

Сами пластины изготавливаются из коррозионностойкой стали методом штамповки. Для герметизации стыков между собой и трубами коллекторов используются резиновые прокладки.

Технология прямого нагрева

О косвенном нагреве воды сказано, но есть и еще одна технология нагрева, которая называется прямой. То есть, теплообменник в системе горячего водоснабжения устанавливается непосредственно в топку отопительного котла. То есть, производится нагрев прибора непосредственно энергоносителем. Как показывает практика, в такой системе ГВС обычно устанавливаются агрегаты комбинированного типа. в основе их конструкции лежит трубный змеевик, по которому движется холодная вода. А для усиления теплоприема дополнительно устанавливаются пластины, тем самым увеличивая интенсивность забора теплоэнергии. На фото ниже такой агрегат показан. Кстати, эти приборы называются первичными.

Изготавливают их чаще всего или из нержавеющей стали, или из медного сплава. Необходимо отметить, что данный тип теплообменных приборов подвергается большим нагрузкам. Это касается не только температуры. Все дело в том, что внутри труб происходят процессы под действием высокой температуры, которые приводят к быстрому отложению на стенках минералов и различных солей. А это уменьшение диаметра трубы, а следствие – снижение интенсивности теплоотдачи в сторону проходимой по трубам воде. Поэтому очень важно, эксплуатируя водопроводную систему частного дома, уделять внимание качеству забираемой из скважины или колодца воды. А самое простое в этом случае – это установить фильтра разного назначения, то есть, организовать грамотно систему водоочистки.

Есть еще один вариант, связанный с нагревом воды для ГВС. Это установка бака на дымоход отопительного котла. В принципе, функции теплообменника здесь сыграет именно дымоходная труба, на которую водяной бак будет установлен и закреплен. Такая конструкция теплообменника для горячего водоснабжения частного дома достаточно эффективна, и при этом очень экономична. То есть, здесь нет сложных приборов и конструкций. Правда, необходимо обратить внимание на материал, из которого часть дымохода будет сооружаться. В данном случае лучше всего использовать трубы из нержавейки. Они не только легко справляются с коррозионными процессами, но и хорошо выдерживают высокие температуры, под действием которых не коробятся и не лопаются. Правда, стоить будет такой дымоход недешево. И это, в принципе, единственный минус устройства.

Заключение по теме

Выбрать ту или иную модель теплообменного устройства по конструктивным особенностям – это, значит, выбрать саму систему горячего водоснабжения. А точнее сказать, подход к реализации принципа нагрева воды для ГВС. Поэтому еще на стадии проектирования и планирования систем отопления и горячего водоснабжения надо учитывать, каким способом будет производиться нагрев воды.