Co je tepelný výměník v topném systému?

Výměník tepla je technické zařízení, které vyměňuje teplo mezi dvěma médii o různých teplotách. Ve většině případů dochází k výměně tepelné energie prostřednictvím konstrukčních prvků zařízení. Existují ale i zařízení, která fungují na principu míchání dvou médií.

Konstrukce výměníku tepla se dnes používá téměř ve všech oblastech činnosti: potravinářský průmysl, hutnictví, ropný a plynárenský průmysl a tak dále. Zvláště často se ukazuje jako nepostradatelný v oblasti bydlení a komunálních služeb. Konstrukce výměníků tepla jsou široce používány v kotlích a systémech zásobování teplou vodou.

Zařízení výměníku tepla

Výměník tepla je důležitým prvkem topného systému, bez kterého nemůže fungovat. Tato část je určena k výměně tepelné energie mezi médii a k ​​ohřevu vody (nebo jiných médií) z hořáku. Chladivo proudí trubkami, kde se okamžitě ohřeje na požadovanou teplotu od hořícího paliva, kterým může být plyn, elektřina, uhlí a podobně. Moderní výměníky tepla mohou být různých typů, liší se konstrukčními prvky, typem přenosu tepla a způsobem interakce mezi médii.

Konstrukce výměníků tepla se může lišit v závislosti na typu zařízení. V současnosti je největší poptávka po deskových výměnících tepla, které se vyznačují vysokým výkonem, účinností a životností. Skládá se z dvojice hlavních desek s několika otvory. Jedna z desek je pohyblivá, ale druhá ne.

Otvory v deskách, určené pro pohyb toků, jsou vyztuženy spolehlivým speciálním těsněním a kroužky. Při instalaci tepelného výměníku jsou k těmto otvorům připojeny potrubní prvky prostřednictvím potrubí. Jako spojovací díly se používají trubky různých průměrů a typů závitů. Mezi hlavními pláty je mnoho ocelových nebo titanových plátů o tloušťce 0,5 mm.

Mezi všemi vrstvami desek je speciální tenká těsnící pryž, která je odolná vůči vysokým teplotám. Každá deska je otočena o 180 stupňů vzhledem k sousedním deskám. Toto uspořádání poskytuje dvojité utěsnění otvoru vstupního kanálu. Konstrukce výměníku tepla může být vyrobena z různých materiálů. Nejčastěji je to ocel, měď nebo litina. Často se vyskytují kombinované modely.

Princip činnosti konstrukce výměníku kotle

Hlavní desky konstrukce výměníku tepla jsou připojeny k potrubí skrz otvory, kterými do jednotky vstupuje nosič tepla a spotřebič tepla. Stěnová vlnitá vrstva během vysokorychlostního proudění postupně získává turbulence. Z různých stran desek se každé médium pohybuje směrem k sobě. Díky přítomnosti pryžových těsnění se nemíchají.

Desky umístěné paralelně k sobě tvoří pracovní kanály. Pohybující se po těchto kanálech si média vyměňují tepelnou energii a opouštějí vnitřní hranice zařízení. To znamená, že jsou to desky, které jsou nejdůležitější součástí konstrukce kotlových výměníků. Toky uvnitř konstrukce výměníku tepla se mohou pohybovat podle jednoprůchodových a víceprůchodových schémat.

Typy konstrukcí výměníků tepla

Všechny typy konstrukcí kotlových výměníků tepla lze rozdělit do 2 skupin:

• Primární. Takové výměníky tepla přenášejí tepelnou energii přímo do spalovací komory paliva. Používá se v náročných podmínkách, vyrobeno z kvalitních materiálů.
• Sekundární. K zahřívání výměníku tepla dochází v důsledku přenosu tepelné energie z chladiva do jiného média. Nejčastěji se používají při instalaci systému zásobování teplou vodou v přítomnosti přídavného topného okruhu.

Rozlišují se následující typy konstrukcí výměníků tepla:

• Lamelový. Vypadají jako potrubí s deskami s vlnitými kanály a lisováním pro cirkulaci kapalných médií. Takové konstrukce výměníků tepla jsou žádané kvůli jejich snadné montáži, snadné údržbě a minimálnímu hydraulickému odporu.
• Skořápka a trubka. K tělesu jsou připevněny trubkovnice se svazky trubek, které jsou uzavřeny víčky na těsnění se šroubovým spojem. Těleso má trubky, kterými se chladicí kapalina dostává do mezitrubkového prostoru. Víceprůchodové výměníky tepla mají přepážky, které urychlují pohyb chladicí kapaliny. Trubkové výměníky tepla jsou kompaktní velikosti a vyznačují se vysokou rychlostí přenosu tepla.
• Elementární. Nejjednodušší konstrukce výměníku tepla bez přepážek. Je obdobou konstrukce trubkového výměníku, liší se však většími rozměry. V těchto zařízeních je tlak mnohem vyšší.
• Spirála. Vypadají jako dvojice spirálových kanálů, které jsou vzájemně spojeny svařením a vytvořením kanálků pro výměnu tepla. Mezi kanály je umístěno jádro. K pohybu médií dochází prostřednictvím kanálů. Lze použít i speciální těsnění. Tento design výměníku tepla je kompaktní, vysoce účinný, ale náročný na údržbu.
• Ponorný. Konstrukce tohoto typu výměníku tepla je vytvořena tak, že se jedna chladicí kapalina pohybuje po spirále, která je ponořena v nádrži naplněné jinou chladicí kapalinou. Médium v ​​mezitrubkovém prostoru se nepohybuje příliš rychle, proto je přenos tepla z kapaliny malý. Ponorné výměníky tepla se obvykle instalují v malých aplikacích. Tento design je jednoduchý a levný.

Aby nedošlo k chybě při výběru vhodné jednotky, doporučuje se podrobně porovnat vlastnosti několika modelů a poradit se s odborníkem.

Tepelný výměník pro vytápění je zařízení, ve kterém dochází k výměně tepla mezi vytápěním a ohřívaným chladivem. Topná kapalina pochází ze zdroje tepla, kterým je topná síť nebo kotel. Ohřátá chladicí kapalina cirkuluje mezi výměníkem tepla a topnými zařízeními (radiátory, vyhřívané podlahy atd.)

Úkolem tohoto výměníku je předat teplo ze zdroje tepla topným zařízením, která přímo vytápí místnost. Okruh zdroje tepla a okruh spotřebiče tepla jsou hydraulicky odděleny – chladiva se nemísí. Jako pracovní chladicí kapaliny se nejčastěji používají směsi vody a glykolu.

Princip fungování deskového výměníku tepla pro vytápění je poměrně jednoduchý. Uvažujme příklad, kdy zdrojem tepla je teplovodní kotel. V kotli se topná kapalina ohřeje na předem stanovenou teplotu, poté oběhové čerpadlo dodává toto chladivo do deskového výměníku tepla. Deskový výměník tepla se skládá ze sady desek. Topné chladivo, protékající kanály desky na jedné straně, předává své teplo ohřáté chladicí kapalině, která proudí na druhé straně desky. V důsledku toho ohřátá chladicí kapalina zvyšuje svou teplotu na vypočítanou hodnotu a vstupuje do topných zařízení (například radiátorů), která již odevzdávají teplo do vytápěné místnosti.

Pro každou místnost, která má ohřev vody, je výměník tepla důležitým článkem v systému. Proto našlo toto zařízení široké uplatnění při instalaci topných bodů, vzduchového vytápění, radiátorového vytápění, vytápěných podlah atd.

Prvním krokem při návrhu topného systému je stanovení topné zátěže, tzn. jaký výkon potřebujeme zdroj tepla. Tepelná zátěž se určuje na základě plochy a objemu budovy s přihlédnutím k tepelným ztrátám budovy všemi obvodovými konstrukcemi. V jednoduchých situacích můžete použít zjednodušené pravidlo – na 10 m2 plochy potřebujete 1 kW. výkonu, se standardními stěnami a výškou stropu 2,7m Dále je nutné určit harmonogram, podle kterého bude náš zdroj tepla (kotel) pracovat. Tyto údaje jsou uvedeny v pasportu kotle, například přívod chladicí kapaliny 90C a zpátečka chladicí kapaliny 70C. S přihlédnutím k teplotě topné tekutiny můžeme nastavit teplotu ohřívané tekutiny na 80C. Při této teplotě vstoupí do topných zařízení.

Příklad výpočtu tepelného výměníku

Máte tedy topnou zátěž a teploty topných a topných okruhů. Tyto údaje již stačí na to, aby odborník dokázal spočítat výměník tepla pro váš topný systém. Rádi bychom vám poradili, abyste nám mohli poskytnout úplnější technické informace pro výpočty. Když budeme znát všechny podrobnosti o vašich technických specifikacích, budeme schopni nabídnout nejoptimálnější možnost výměníku tepla.

1. Potřebujete vědět, zda je nutné vytápět bytové či nebytové prostory?

1. Když je kvalita vody špatná a obsahuje nečistoty, které se usazují na povrchu desek a zhoršují přenos tepla. Měli byste vzít v úvahu marži (10%-20%) na teplosměnné ploše, tím se zvýší cena výměníku, ale výměník budete moci normálně provozovat bez přeplácení topné kapaliny.

1. Při výpočtech musíte také vědět, jaký typ topného systému bude použit. Například pro vyhřívanou podlahu má ohřátá chladicí kapalina teplotu 35-45C, pro radiátorové vytápění 60C-90C.

1. Jaký bude zdroj tepla – vlastní kotel nebo topné sítě?

1. Plánujete do budoucna zvýšit kapacitu výměníku? Například plánujete rozšířit prostory a zvýšit vytápěnou plochu.

Toto jsou některé příklady deskových výměníků tepla s cenou a dobou výroby, které jsme dodali našim zákazníkům v roce 2019.

1. Deskový výměník tepla NN 04, cena – 19 200 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 15 kW.
Topný okruh – 105C/70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

2. Deskový výměník tepla NN 04, cena – 22 600 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 30 kW.
Topný okruh – 105C/70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

3. Deskový výměník tepla NN 04, cena – 32 500 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 80 kW.
Topný okruh – 105C/70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

4. Deskový výměník tepla NN 14, cena – 49 800 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 150 kW.
Topný okruh – 105C/70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

5. Deskový výměník tepla NN 14, cena – 63 000 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 300 kW.
Topný okruh – 105C/70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

6. Deskový výměník tepla NN 14, cena – 83 500 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 500 kW.
Topný okruh – 105C/70C
Vytápěný okruh – 60C/80C