Принцип работы теплообменника для бассейна

Практика последних лет показывает, насколько логично установить теплообменник для нагрева воды в бассейне своими руками — электрический или на газу необходимой мощности.. Его наличие обеспечит оптимизацию затрат для нагрева воды заданной температуры. Наиболее популярный способ монтажа – к газовому котлу отопления. Комплектация теплообменника различными деталями позволяет оптимально осуществлять работу всей системы. Применение такого оборудование объяснимо не только в бассейне, также его можно разместить в любом водоеме, где необходим подогрев, в частности это относится к местам купания детей (коэффициент заданной температуры должен быть постоянным).

Подобное нагревательное оборудование позволяет поддерживать рекомендуемую температуру в искусственном водоеме, при которой посетители бассейна чувствуют себя комфортно.

Расчет и выбор теплообменника

При выборе нужно уточнить следующие параметры:

  • Объем чаши бассейна;
  • Коэффициент температуры воды, заданной непосредственно в сети, а также на выходе из контура используемого оборудования;
  • Характеристика времени – сколько потребуется часов для нагрева воды (зачастую на этот процесс затрачивается 3-4 часа). Существует следующая зависимость: чем результат подогрева воды в бассейне происходит дольше, тем меньше мощность теплообменника и его цена;
  • Объем воды в бассейне, который проходит через прибор за определенный отрезок времени. В случае если у вас установлен насос (циркуляционный), производящий очистку воды водоема и ее циркуляцию, расход рабочей среды теплообменника можно принять за коэффициент, указанный в техническом паспорте насоса.

Подключение теплообменника

Процесс установки теплообменника накладывает определенные особенности:

  • Прибор располагают перед системой очистки хлором, но после насосного устройства и специальных фильтров;
  • При высокой концентрации хлора или соли в воде, специалисты рекомендуют приобрести и использовать теплообменники с пластинами из титана. Такой прибор будет более долговечным в данных условиях эксплуатации.

Для производителей устройств нагрева воды в приоритете горизонтальное размещение прибора. Встречается в качестве материала корпуса нержавеющая сталь, также теплообменники могут быть титановыми и из пластика. Материал корпуса нержавеющая сталь и пластик на теплообменнике хорошо подойдут для использования нагревательного прибора в пресной воде.

Принцип работы

Сама конструкция состоит из двух контуров. В одном контуре находится вода из бассейна, в другом – прибор теплоносителя (он обеспечивает необходимый нагрев). Подключение бойлера, специального котла (теплового) происходит со вторым контуром. Такие приборы подогревают теплоноситель до необходимой температуры.

Особенности при покупке и выборе

  • Цены на теплообменники находятся в широком диапазоне, данную продукцию можно найти у разных поставщиков;
  • Чаще всего, приобретаемое устройство содержит подробное описание характеристик, которое помогает вам определиться;
  • Модели могут быть выполнены из разных материалов. Для окончательного решения вам поможет уточнение будущих условий эксплуатации.

Кожухотрубная конструкция теплообменника, где среды движутся навстречу друг другу по трубкам, помещенным одна в другую, постепенно уходит в прошлое. Эти громоздкие устройства больших габаритов хотя и функционировали довольно эффективно, но не могли похвастать большим расходом нагреваемой среды. Им на смену пришли новые агрегаты – скоростные пластинчатые теплообменники. Их устройству, принципу действия и применению как раз и посвящена данная статья.

Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника

Конструктивно агрегат в корне отличается от своего кожухотрубного предшественника. Площадь поверхности обмена тепловой энергией у последнего наращивалась за счет увеличения длины змеевика, отсюда и большие габариты аппарата. В новом теплообменнике это достигается путем увеличения количества пластин одинаковой площади.

Имея такую же мощность, он по размерам втрое меньше кожухотрубного, при этом способен обеспечить большой расход нагреваемой среды, например, воды для нужд ГВС. Отсюда и возникло второе название агрегата – скоростной. Ниже на схеме показано устройство пластинчатого теплообменника:

1, 11 – подающий и обратный патрубки для подключения греющей среды (теплоносителя); 2, 12 – входной и выходной патрубки нагреваемой среды; 3 — передняя неподвижная плита; 4, 14 – отверстия для протока теплоносителя; 5 – малая уплотнительная прокладка в виде кольца; 6 – рабочая теплообменная пластина; 7 – верхняя направляющая; 8 – задняя подвижная плита; 9 – задняя опора; 10 – шпилька; 13 – большая прокладка по контуру пластины; 15 – нижняя направляющая.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата. Между двумя плитами, установленными на двух направляющих, зажато определенное число пластин с резиновым уплотнением между ними. На каждой пластине с целью увеличения поверхности обмена выполнено рельефное гофрирование, как изображено на фото:

Присоединительные патрубки также могут находиться и с одной стороны аппарата, на передней плите, что не оказывает влияния на принцип работы пластинчатого теплообменника. Он заключается в том, что пространство между каждыми последующими пластинами поочередно заполняется то теплоносителем, то нагреваемой средой. Очередность заполнения обеспечивается формой прокладок, в одной секции они открывают путь потоку теплоносителя, в другой – поглотителя тепла.

Во время работы в каждой секции, кроме первой и последней, происходит интенсивный обмен теплом через пластины сразу с двух сторон. Обе среды протекают через свои секции навстречу друг другу, нагревающая подается сверху и выходит через нижний патрубок, а нагреваемая – наоборот. Как это работает, отображает функциональная схема пластинчатого теплообменника:

Технические характеристики

Пластины и прокладки могут изготавливаться из различных материалов, их выбор зависит от назначения агрегата, ведь сфера применения подобных теплообменников весьма широка. Мы же рассматриваем системы отопления и ГВС, где они выступают в качестве теплосилового оборудования. Для этой сферы пластины делаются из нержавеющей стали, а прокладки – из резины NBR или EPDM. В первом случае теплообменник из нержавеющей стали может работать с водой, нагретой до максимальной температуры 110 ºС, во втором – до 170 ºС.

Для справки. Данные теплообменники используются и для разных технологических процессов, когда сквозь них протекают кислоты, щелочи, масла и другие среды. Тогда пластины производятся из титана, никеля и различных сплавов, а прокладки – из фторкаучука, асбеста и других материалов.

Расчет и подбор теплообменника осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения по таким параметрам:

  • требуемая температура нагрева жидкости;
  • исходная температура теплоносителя;
  • необходимый расход нагреваемой среды;
  • расход теплоносителя.

Примечание. В качестве греющей среды, протекающей сквозь пластинчатый теплообменник для ГВС, может выступать вода температурой 95 или 115 ºС, либо пар, нагретый до 180 ºС. Это зависит от типа котельного оборудования. Количество и размер пластин подбирается таким образом, чтобы на выходе получить воду с максимальной температурой не более 70 ºС.

Надо сказать, что преимущества пластинчатых теплообменников заключаются не только в скромных размерах и способности обеспечить большой расход. Дело в том, что диапазон подбираемых площадей обмена и расходов у рассматриваемых агрегатов чрезвычайно широк. Самые малые из них имеют площадь поверхности менее 1 м2 и рассчитаны на протекание 0.2 м3 жидкости за 1 час, а наибольшие – 2000 м2 при расходе свыше 3600 м3/ч. Ниже в таблице представлены технические характеристики, которые показывает эксплуатация пластинчатых теплообменников известного бренда ALFA LAVAL:

По исполнению теплообменные агрегаты бывают следующих видов:

  • разборные: наиболее распространенный вариант, позволяющий быстро и качественно осуществлять ремонт и обслуживание скоростного теплообменника;
  • паяные или сварные: такие аппараты не имеют резиновых прокладок, там пластины жестко соединены между собой и помещены в цельный корпус.

Примечание. Именно паяные теплообменники многие мастера-умельцы используют для частного дома, приспосабливая их под нагрев или охлаждение воды.

Обвязка теплообменника

Как правило, установка подобного теплосилового оборудования предусматривается в индивидуальных котельных многоквартирных жилых домов или промышленных предприятий, а также в тепловых пунктах централизованных систем теплоснабжения. Цель – получить воду для нужд ГВС температурой до 70 ºС либо теплоноситель до 95 ºС при использовании паровых и высокотемпературных водогрейных котлов.

Ввиду небольших габаритов и веса монтаж теплообменника производится достаточно просто, хотя мощные агрегаты и требуют устройства фундамента. В любом случае выполняется заливка фундаментных болтов, с помощью которых аппарат надежно фиксируется на своем месте. Теплоноситель всегда подводится к верхнему патрубку, а обратный трубопровод присоединяется к штуцеру, расположенному под ним. Подача нагреваемой воды подключается, наоборот, к нижнему патрубку, а ее выход – к верхнему. Простейшая схема обвязки пластинчатого теплообменника показана ниже:

В контуре подачи теплоносителя обязательно присутствует свой циркуляционный насос, установленный на подающем трубопроводе. В соответствии с правилами помимо рабочего насоса параллельно ставится резервный такой же мощности. Если же в системе ГВС имеется магистраль обратной циркуляции, то схема подключения приобретает такой вид:

Здесь используется тепло воды, идущей по замкнутому контуру ГВС, к ней подмешивается холодная из водопровода и только потом смесь поступает в теплообменник. Регулирование температуры на выходе осуществляет электронный блок, управляющий клапаном на линии подачи теплоносителя. Ну и последняя схема – двухступенчатая, позволяющая использовать тепловую энергию обратной линии системы отопления:

Схема позволяет существенно экономить, снимая лишнюю нагрузку с котлов и используя имеющееся тепло по максимуму. Следует обратить внимание, что во всех схемах на входе в скоростной теплообменник устанавливаются фильтры. От этого зависит надежная и долговечная работа агрегата.

Как показывает практика, современный пластинчатый теплообменник все же немного уступает старому кожухотрубному по одному критерию. Выдавая большой расход, скоростные агрегаты немного недогревают выходящую жидкость, этот недостаток обнаружен специалистами во время эксплуатации. Поэтому при подборе количества и площади пластин принято делать небольшой запас.

Расчет и подбор теплообменника, электронагревателя для бассейнов

Как выбрать нагреватель?
Нагреть и поддерживать температуру воды в бассейне можно при помощи теплообменника, подключенного к отопительному котлу(схемы обвязки), или используя специальный электрический водонагреватель.
Для работы системы с теплообменником можно использовать как отдельный котел, так и котел системы отопления жилого дома.

Упрощенно теплообменник можно подобрать следующим образом:
— Для уличных бассейнов мощность теплообменника ( кВт) равна объему бассейна (м3)
— Для бассейнов, расположенных в помещении, мощность теплообменника ( кВт) равна 3/4 объема бассейна (м3)

Фактическая производительность теплообменника зависит от жидкостей в первичном и вторичном контуре, а также от разницы температур в этих контурах. Для коррекции номинальной производительности, указанной в таблицах, следует пользоваться диаграммами А и Б (Паспорт производителя).

Диаграмма А.

Отображает зависимость величины производительности теплообменника от разницы температур в первичном и вторичном контуре системы.

Например, для теплообменника 11312 Hi-Temp:
— Номинальная производительность из таблицы равна 40 кВт
— Температура первичного (горячего) контура = 70 °С
— Температура вторичного (холодного) контура = 10 °С
— Разница температур составит: 70 — 10 = 60 °С

Из графика находим, что при разнице температур 60 °С фактическая производительность соответствует 100% от номинальной, 40 кВт.

Диаграмма Б.

Отображает зависимость величины производительности теплообменника от разницы потоков в первичном и вторичном контуре системы. Если потоки в контурах теплообменника отличаются от приведенных в таблицах, то следует скорректировать номинальную производительность, вычислив ее как среднее арифметическое между значениями, взятыми из графика, для каждого потока в отдельности.

Например для теплообменника 11312 Hi-Temp:
— Отклонение потока в первичном контуре = 40,8 / 34,0 х 100% =120 %, во вторичном = 210 / 300 х 100% = 70 %
— Из графика находим величины соответственно 110 % и 80 %
— Общая коррекция = (110% + 80 %) / 2 = 95 % Фактическая производительность = 40 кВт * 95% = 38 кВт

Для ориентировочного расчета потребной энергии P, без учета потерь, для нагрева воды на ΔT °С за t
часов, можно воспользоваться эмпирической формулой (1). Для расчета времени нагрева воды на ΔT °С
при заданной проиводительности теплообменника P, можно воспользоваться формулой (2).

Где: P = энергия, кВт
t = время, часы
ΔT = разница температур в контурах, °С
V = объем воды, м3

Калькулятор для подбора теплообменников Pahlen

Электрические проточные водо нагреватели

Электрические водонагреватели предназначены для нагревания непрерывного потока жидкости с минимально возможным перепадом давлений. Компактная конструкция позволяет производить монтаж в ограниченном пространстве. Водонагреватели поставляются с различными комбинациями защиты от перегрева и термостатами.

Упрощенно электрические водонагреватели подбираются так:
— Для уличных бассейнов мощность водонагревателя (кВт) равна 1/2 объема бассейна (м3)
— Для закрытых бассейнов, мощность водонагревателя (кВт) равна 1/3 объема бассейна (м3)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *