Toplotni izmenjevalec za ogrevanje je najpomembnejši sestavni del vsakega kotla. "Življenjska doba" grelne enote je odvisna od njene zmogljivosti. Poglejmo, kateri toplotni izmenjevalec za ogrevalni sistem bo zagotovil učinkovito delovanje kotla in podaljšal njegovo življenjsko dobo.
Kateri so agregati te kategorije?
Ploščni toplotni izmenjevalnik za ogrevanje je tehnično zapleten sistem, ki prenaša energijo med vročo in hladno hladilno tekočino. V praksi se za to uporabljajo tekočine in hlapi, redkeje plini, trdne baze.
Z drugimi besedami, toplotni izmenjevalec za ogrevanje je naprava, ki nima lastnega vira toplote, njegovo delovanje pa zagotavlja energija, ki prihaja iz centraliziranega ogrevalnega sistema. To pomeni, da kotel ali peč po definiciji ne spada v enote te kategorije. Za primer toplotnega izmenjevalnika pa lahko štejemo klop ali ščit, ki odbija toploto dimnih plinov iz peči, saj segrevata zrak v prostoru.
Učinkovitost prenosa moči je odvisna od naslednjega:
- Temperaturne razlike med okolji (prisotnost bistvene razlike povzroči bolj impresiven prenos energije).
- Območje stika posameznih medijev s toplotnim izmenjevalnikom.
- Indikatorji toplotne prevodnosti gradbenih materialov.
Pravzaprav lahko toplotni izmenjevalnik za toplo vodo iz ogrevanja predstavlja katera koli cev, ki se uporablja za prenos določenega delovnega medija, ki ima drugačno temperaturo od temperature okoliškega prostora.
Vrste
Eno od odločilnih meril pri izbiri toplotnega izmenjevalnika določenega načrta ni le narava hladilne tekočine, temveč tudi njena kakovost. Če naj bi se kot delovni medij uporabljala zmehčana ali kemično prečiščena voda, je bolje dati prednost spajkanim ploščnim strukturam. Enako velja za uporabo hladilnih sredstev, ki ne puščajo usedlin na stenah konstrukcije, kot so alkohol, freon ali etilen glikol.
Ko gre za obsežna ogrevalna mesta, kot so kotlovnice, je tukaj najpogosteje viden toplotni izmenjevalec za toplo vodo iz zložljivega tipa ogrevanja. Uporabo takšnih rešitev je mogoče razložiti s prisotnostjo nekvalitetnega delovnega okolja, ki se uporablja v centraliziranih ogrevalnih omrežjih.
Enostavnost zasnove zložljivih lamelnih enot prispeva k njihovemu priročnemu vzdrževanju, zlasti hitremu razstavljanju medpotreba po odstranitvi vodnega kamna iz notranjih kanalov. Hkrati lahko tudi neizkušeni mojstri zamenjajo dele takšnega toplotnega izmenjevalnika, pa naj gre za prirobnice ali ventile.
Glede na način prenosa energije velja izpostaviti mešalni in površinski toplotni izmenjevalec za ogrevanje. Prvi deluje po principu porazdelitve energije v neposrednem stiku med posameznimi toplotnimi nosilci. Druga vrsta prenaša energijo skozi plošče brez neposrednega stika med delovnimi mediji.
Če je treba toplotni izmenjevalnik za ogrevanje uporabiti kot element za ogrevanje vode v bazenu ali kot hladilnik v industrijskih inštalacijah, je v ta namen priporočljiva uporaba ploščatih in spajkanih enot. Takšni dizajni omogočajo hitro doseganje najučinkovitejšega prenosa toplote med dvema tekočinama.
Materiali
Toplotni izmenjevalnik za ogrevanje hiše je lahko izdelan iz jeklenih ali litoželeznih plošč, povezanih s spajkanjem z bakreno ali nikljevo spajko. Bakreno spajkane strukture so pogoste v centraliziranih ogrevalnih sistemih. Hkrati se sistemi, katerih elementi so povezani s pomočjo niklja, uporabljajo predvsem za zadovoljevanje potreb industrijskih območij in po potrebi za delo s kemično agresivnimi okolji.
lito železo
Ko dajete prednost toplotnim izmenjevalnikom iz litega železa, bodite pozorni na nekaj točk:
- Dovolj impresivna težaje treba upoštevati pri razvoju projekta za ureditev kotlovnice. Kar zadeva uvedbo takšnih konstrukcij v ogrevalni sistem zasebne hiše, je treba slednje razlikovati po majhnem obsegu odsekov, minimalnem številu dimnih kanalov, ki se uporabljajo za premikanje produktov zgorevanja.
- Enote iz litega železa odlikuje možnost transporta v sekciji v razstavljeni obliki, ki postane priročna za namestitev in naknadno vzdrževanje.
- Kljub teži je material precej krhek. Zato se je treba med transportom in montažo izogibati mehanskim vplivom na konstrukcijske elemente. Druga nevarnost je toplotni šok. Če v enoto, ki ni ohlajena, nenadoma vstavite impresivno količino hladnega delovnega medija, lahko stene toplotnega izmenjevalnika počijo.
- Lito železo je občutljivo na mokro in suho korozijo. Prvi nastane kot posledica izpostavljenosti materialu kislega kondenzata. Drugi počasi pokriva površino konstrukcije v obliki filma rje, ko se uporablja. Ker imajo toplotni izmenjevalci za ogrevanje zasebne hiše iz litega železa debele stene, lahko ti procesi trajajo več let.
- Takšni sistemi se dolgo segrevajo, a se izredno počasi ohlajajo, kar bistveno zmanjša porabo goriva in poveča učinkovitost ogrevanja prostorov.
Jeklo
Prisotnost jeklenega "srca" ne vodi do pomembnega ponderiranja sistema. Zato je vodni toplotni izmenjevalec za ogrevanje iz tega materiala pogostouporablja se za servisiranje velikih površin.
Kar zadeva enostavno montažo jeklene konstrukcije, se končna montaža, za razliko od litoželeznih enot, izvede v tovarni. Enodelni monoblok je precej težko prinesti v tesno sobo. Poleg tega tovarniška montaža otežuje popravilo in vzdrževanje sistema.
Vgrajeni jekleni toplotni izmenjevalnik v kurilni peči, ki je bil resno poškodovan, je doma skoraj nemogoče oživeti. Morate se zateči k popolni demontaži sistema in ga poslati v industrijsko delavnico na popravilo ali pa se znebiti strukture z zamenjavo.
Vendar se vodni toplotni izmenjevalec za ogrevanje iz jekla ne boji niti toplotnega šoka niti znatnih mehanskih obremenitev. Material ima visoko stopnjo elastičnosti in se zato dobro spopada z nenadnimi temperaturnimi spremembami. Vendar pa lahko dolgotrajna izpostavljenost ekstremnemu mrazu ali vročini povzroči majhne razpoke v zvarih.
Če govorimo o odpornosti proti koroziji, je jekleni toplotni izmenjevalec podvržen le elektrokemijskim vplivom. Še posebej hitro, pri dolgotrajnem stiku z agresivnimi mediji, tanke stene razjeda rja. Hkrati se lahko življenjska doba sistema sistematično skrajša za 5 do 15 let. Na podlagi tega proizvajalci pogosto prekrivajo notranje stene jeklenih toplotnih izmenjevalnikov z litoželezo.
Sistemi iz tega materiala se skoraj v trenutku segrejejo in prav tako hitro ohladijo. Kljub očitnemu udobju, če je potrebnohitro ogrevanje prostora, ima ta lastnost slabo stran, negativno stran. Tako lahko učinek utrujenosti kovine na določenih delih konstrukcije povzroči manjše poškodbe.
Kako izračunati toplotni izmenjevalnik?
Izračuni »naredi sam« so eno najpogostejših vprašanj potrošnikov. Pravzaprav je izredno težko obvladati nalogo, saj proizvajalci toplotnih izmenjevalnikov poskušajo skriti skrivnosti lastnega razvoja pred zunanjimi ljudmi, vključno z uporabniki.
Zaradi zgornjega razloga postane težko ugotoviti dejansko porabo energije za prenos toplote. Če je ta kazalnik namerno nizek, bo zato učinkovitost toplotnega izmenjevalnika nezadostna za zadovoljevanje obstoječih potreb.
Za povečanje zmogljivosti sistema je pogosto potrebno namestiti obsežne enote. Za zmanjšanje števila uporabljenih plošč toplotnega izmenjevalnika pa je dovolj, da uporabite poseben računski program, ki ga ima vsak resen proizvajalec ogrevalne opreme.
Toplotni izmenjevalniki za ogrevanje z lastnimi rokami
Kako narediti učinkovit dizajn, ki bo kos funkcijam prenosa toplote z lastnimi rokami? Če želite to narediti, je dovolj, da se vrnete na definicijo, ki je značilna za naprave v tej kategoriji. Izkazalo se je, da je za sestavljanje preprostega toplotnega izmenjevalnika dovolj, da vzamete kovinsko cevdoločeno dolžino, zvijte v obroč in položite v posodo, napolnjeno z vodo.
Z izhodom in dovodom cevi pripeljemo zunaj, je mogoče dobiti funkcionalno zasnovo, ki bo ogrevala ali hladila delovno tekočino, odvisno od obstoječe potrebe.
Izmenjevalnik toplote z vodnim plaščem
Poleg serpentinskega sistema lahko izdelate svoj lasten toplotni izmenjevalec, znan kot "vodni plašč". Takšni sistemi delujejo na podlagi načela porazdelitve energije med več zaprtimi posodami, nameščenimi drug v drugega.
Izmenjava toplote po tem principu se uspešno uporablja v majhnih kotlih na trda goriva. Kljub splošni preprostosti zasnove je pomanjkljivost takšnih sistemov prisotnost relativno nizkega delovnega tlaka, za katerega so te enote zasnovane. Poleg tega mora izdelavo toplotnih izmenjevalnikov, ki delujejo po principu "vodnega plašča", izvajati izkušen varilec. Precej problematično je načrtovati in sestaviti tak sistem iz improviziranih materialov, ne da bi imeli ustrezne veščine.
cevni toplotni izmenjevalec
Verjetno najtežja od vseh možnosti, ki so na voljo za samostojno izdelavo, je sistem, imenovan "cevna plošča". Ta definicija je bila dodeljena domačim toplotnim izmenjevalnikom, ki vsebujejo veliko število razširitvenih cevnih povezav.
Takšne enote so predstavljene v obliki treh zaprtih posod. Dva od njih sta nameščena na nasprotnih robovih konstrukcije in povezanakovinski vodniki delovnega medija, ki so na koncih takih posod napihnjeni. Izmenjava toplote se izvaja v tretjem - srednjem - delu zaradi gibanja tekočega delovnega medija med rezervoarji po ceveh.
Iskanje alternativnih rešitev
Če z zgornjimi metodami ne morete sami sestaviti toplotnega izmenjevalnika, lahko poskusite poiskati materiale za izdelavo prihodnjega sistema v lastni omari ali na odlagališču. Na primer, stara ogrevana brisača bi bila odlična rešitev za ustvarjanje naprave v obliki tuljave. Deloval bo tudi vsak gospodinjski radiator, ki ne pušča.
Kar zadeva uporabo radiatorjev iz avtomobilskih peči, jih je pravzaprav mogoče takoj uporabiti kot grelni element s kombiniranjem posameznih enot z adapterji za povečanje površine izmenjave toplote.
Na podlagi starega bojlerja lahko ustvarite učinkovito napravo. V tem primeru vam niti ni treba skoraj ničesar ponoviti.
Na koncu
Kot vidite, je princip delovanja toplotnih izmenjevalnikov povsod približno enak. Glede na pogoje delovanja lahko takšne enote delujejo tako za ogrevanje kot za hlajenje delovnega medija: plina, tekočine ali trdne snovi.
Pri izbiri tovarniške rešitve je veliko odvisno od nalog, ki so dodeljene toplotnemu izmenjevalniku, v primeru samomontaže pa od inženirske domišljije mojstra.
