Для чего нужен и как изготовить теплообменник для горячей воды от отопления самостоятельно?

Если в доме присутствует лишь одна холодная вода, то проживание в нем уже трудно назвать комфортным. Часто для решения этой проблемы предлагается установка отдельной системы, которая будет нагревать теплоноситель, расходуя дополнительную электроэнергию. Но если смонтировать теплообменник для горячей воды от отопления, то можно значительно сэкономить энергоресурсы. Рассмотрим, какие виды устройств используют в частных домах, и как правильно они подключаются к системе отопления.

Теплообменник из пластин Источник a.allegroimg.com

Что это такое?

Теплообменник представляет собой устройство, предназначенное для обмена теплом между двумя или более не связанными друг с другом напрямую носителями тепла. Чаще всего используется для нагрева воды напрямую от системы отопления.
Это позволяет существенно экономить на отоплении и электроэнергии, так как позволяет не тратить на нагрев воды дополнительную энергию, как в случае с электрическим или газовым водонагревателем.

Теоретически, можно рассмотреть вариант использования воды напрямую из отопительной системы, так как её качество не сильно отличается от воды, продающейся в супермаркетах. Однако, на практике, использовать её в бытовых целях нельзя.

Обусловлено это следующими причинами:

1. 
   Замена воды в отопительных трубах – процесс затратный и требует денег.

2. Вливание новой воды отрицательно влияет на котлы, способствует быстрому изнашиванию системы.
3. В отопительных системах зачастую используются химические примеси, призванные смягчить воду.
4. Трубы в этих системах сами по себе имеют внутри себя множество отложений, стандарты их использования рассчитаны на техническую воду, а не на потребляемую человеком в пищу.

По вышеназванным причинам, использование воды напрямую из отопительных труб в бытовых и пищевых целях не представляется возможным, и для нагрева воды от тепловой системы обязательно использование теплообменника.

Особенности теплообменника

Разберемся, для чего нужен теплообменник. В устройстве две различные среды делятся между собой тепловой энергией. Горячая вода в одной емкости отдает свою температуру холодной жидкости, которая движется в другом резервуаре. А самым простым примером выступает система из двух стальных труб разного диаметра.

По меньшей двигается холодная вода. А небольшой участок этой трубы помещен в другую, большего диаметра. В последней находится горячая вода. И уже через короткое время температуры обеих жидкостей сравниваются.

Чтобы процесс протекал устойчиво и постоянно, воду заставляют двигаться (циркулировать). А придание потокам определенных скоростей позволяет свести к минимуму все потери тепла. Причем для нагрева сразу двух систем используется лишь один источник энергии.

Такое обустройство значительно повышает автономность жилища. А исключение из работы лишнего оборудования позволяет меньше зависеть от сетевых ресурсов. Тем самым снижая расходы в доме на энергоносители.

Теплообменник из нержавейки Источник s-ip.com.ua

На работоспособность всей системы влияет:

• Модель устройства (конструкция).
• Температурный режим.
• Состояние системы.

Последний пункт относится к величине потерь тепла. За это отвечает поверхность труб, по которым двигается жидкость. Если на стенках образовалась накипь, то теплоотдача системы значительно понижается. На последнюю влияют и другие факторы, вплоть до простых жировых отложений.

В борьбе с потерями на первое место выступает профилактика засоров и загрязнений. Теплообменник для отопления оборудуется фильтрами, которые отсеивают посторонние частицы и взвесь. Также через определенные промежутки времени устройство должно проходить полную очистку от накипи и других отложений. Для этого его разбирают и промывают при помощи специальных средств.

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на инженерных системах (отоплении, водоснабжении, канализации и прочих) и сопутствующих работах

Какие плюсы даёт использование устройства?

Основными преимуществами, ради которых стоит установить данный прибор, являются:

1. Высокая эффективность. Теплообменник способен поставлять воду оптимальной температуры сразу в несколько мест в доме.
2. Экономичность. Устройство позволяет нагревать воду прямиком от отопления, не нужно устанавливать нагреватель и тратить дополнительно электричество и газ.
3. Небольшой размер. Прибор довольно компактен и не занимает много места.
4. Легкость установки и использования. Устройство просто установить, оно не требует частого обслуживания, легко поддаётся чистке.

Стальной теплообменник

Преимущества приборов из стали:

• Повышенная теплопроводность – как и чугун, сталь оперативно нагревается и отлично передает тепло холодному носителю.
• Низкий вес – стальные теплообменники не утяжеляют общую систему отопления, поэтому их можно использовать для обеспечения горячего водоснабжения в домах большой площади.
• Ударопрочность – стальные конструкции очень крепкие, поэтому им не страшны механические повреждения.
• Устойчивость к термическим изменениям – сталь без последствий выдерживает резкие перепады температур внутри системы.

Недостатки стальных теплообменников:

• Восприимчивость к коррозии – для стали характерна низкая устойчивость к кислотным средам, что значительно сокращает срок эксплуатации теплообменника.
• Невозможность увеличить мощность устройства путем добавления новых секций.
• Быстрое остывание – сталь быстро отдает температуру, что увеличивает расходы на топливо.

Совет. Для изготовления качественного и долговечного теплообменника рекомендуется использовать трубы из жаропрочной стали диаметром не меньше 32 мм и толщиной стенки 5 мм и более.

Как устроен прибор?

Работа устройства состоит в том, что оно позволяет двум независимым друг от друга системам обмениваться теплом друг с другом.
В зависимости от конкретного типа прибора, трубы соединяются между собой пластинами, либо расположены особым образом, например, труба с носителем тепла находится внутри трубы с приёмником.

Вода быстро нагревается, не соприкасаясь при этом напрямую с источником тепла.

Устройство подключается к отоплению и к водопроводным трубам. Вода проходит через систему и нагревается от источника тепла, а после поступает к крану в нагретом состоянии.

Разновидности теплообменников для ГВС-систем

Сегодня их множество, однако среди всех самыми популярными для использования в быту являются два: это системы кожухотрубного и пластинчатого типа. Следует отметить, что кожухотрубные системы почти исчезли с рынков из-за низких показателей КПД и больших размеров.

Теплообменник пластинчатого типа для ГВС — это несколько гофрированных пластинок, расположенных на жесткой станине. Они идентичны друг другу по конструкциям и габаритам, однако следуют друг за другом, но по принципу зеркального отражения, и делятся между собой специализированными прокладками. Прокладки могут быть как стальными, так и резиновыми.

Из-за чередования пластин по парам появляются такие полости, которые при работе заполняются или жидкостью для нагрева, или носителем тепла. Именно за счет такой конструкции и принципа действия смещение сред между собой исключается полностью.

Посредством направляющих каналов жидкости в теплообменнике двигаются друг к другу, заполняя четные полости, после чего выходят из конструкции, получив или отдав некоторую часть энергии тепла.

Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС

Чем больше пластин по количеству и размеру будет в одном теплообменнике, тем большую площадь он сможет охватить, и тем больше будет его производительность и полезное действие при работе.

Для ряда моделей на балке направления между запорной плитой и станиной есть пространство. Его достаточно для того, чтобы установить пару-тройку плит такого же типа и размера. В таком случае плитки, устанавливаемые дополнительно, будут монтироваться парами.

Все теплообменники пластинчатого типа можно поделить на несколько категорий:

• 1. Паяные, то есть неразборные и имеющие герметичный основной корпус.
• 2. Разборные, то есть состоящие из нескольких отдельных плиток.

Главное преимущество и плюс работы с разборными конструкциями заключается в том, что их можно дорабатывать, модернизировать и улучшать, от есть удалять лишние или же добавлять новые пластинки. Что же касается конструкций паяных, то у них такой функции нет.

Однако более популярными сегодня являются пластинчатые паяные системы обеспечения теплом, и популярность их основана на отсутствии зажимных элементов. Благодаря этому они отличаются компактными размерами, которые никак не влияют на полезность и работоспособность.

Виды

По своей конструкции устройства данного класса подразделяются на две основных категории:

• трубчатые,
• пластинчатые.

Для бытовых нужд используются устройства пластинчатого типа, благодаря большему удобству использования и эффективности, а также лёгкой транспортировке и установке. Среди трубчатых устройств в быту, как правило, используют кожухообразный вариант.

Пластинчатые

Пластинчатый тип теплообменников представляет собой конструкцию из пластин, установленных параллельно друг другу и соединённых в едином корпусе. Носитель и приёмник тепла протекают в отдельных трубах, подсоединяемых к коммуникациям на передней и задней панелях устройства.

Пластинчатые теплообменники подразделяются в свою очередь на три группы:

1. 
   Разборные. В данной разновидности для обеспечения герметичности конструкции используются уплотнители из резины.
   Плюсами разборных теплообменников являются удобство монтажа и использования.

   Минусом можно считать регулярную необходимость замены резиновых прокладок и чувствительность к агрессивным веществам.

2. Паянные. Конструкция таких приборов более прочная, изготавливается из стали. В отличие от разборных редко требуют обслуживания и толерантны к любым средам. Недостатком является большой вес конструкции и невозможность её разборки, в следствие чего- более тяжёлая транспортировка.
3. Сварные. Изготавливаются из тяжёлых металлов, используются только в промышленности.

Трубчатые

Данный тип устройств применяется в основном промышленности, а также в качестве элементов конструкции кондиционеров и холодильников.

Для нагрева воды применяются реже, так как для обеспечения той же эффективности, что и от пластичного типа, такое устройство должно обладать достаточно большими размерами.

Плюсом данного типа является высокая устойчивость к любым условиям и средам. Распространённой конструкцией является вариант, когда внутри одной широкой трубы располагается другая поуже. По внутренней трубе протекает носитель тепла, а по внешней – приёмник.

В свою очередь трубчатые обменники подразделяются на несколько типов:

1. 
   Кожухообразные. Большое количество трубок, соединённых в виде решётки.
   Существует возможность соединения нескольких устройств данного типа для достижения большей эффективности.

   Данная разновидность наиболее часто используется в быту среди трубчатых обменников.

2. Витые. Трубы закручиваются между собой вокруг единой сердцевины. Является компактным и достаточно эффективным вариантом. Разновидностью такой конструкции являются спиральные теплообменники, в которых оба канала обвивают единую перегородку.
3. Оросительные обменники – сконструированы в форме спирали. Вода стекает по желобу. Используются в основном в вентиляционных системах.

Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника

Доступные программы скачиваются, в расчете теплообменника использовать можно несколько версий, для большей уверенности в результативности.

К недостаткам — отсутствие функции подогрева воды.

В случае, когда выбирается схема подключения в одну ступень. Однако более популярными сегодня являются пластинчатые паяные системы обеспечения теплом, и популярность их основана на отсутствии зажимных элементов. Рассмотрим несколько примеров схем.

То есть при монтаже после чистки все станет на свои места без особого усилия. Перед монтажом пластинчатого теплообменника важно учитывать, что расчет, проводимый своими руками для пластинчатого теплообменника для котла, входящая температура не должна превышать 55 градусов. Выдавая большой расход, скоростные агрегаты немного недогревают выходящую жидкость, этот недостаток обнаружен специалистами во время эксплуатации. Один из вариантов двухступенчатого подключения теплообменников В данном случае первичный нагрев идет от обратного трубопровода отопления.

Тут она доводится до нужной температуры и уходит потребителю. Кондиционеры, подогреватели, пластичные теплообменники, соответственно, нуждаются в более сложном обслуживании при помощи компьютерного и сервисного обеспечения. Управление температурой происходит при помощи датчика и регулирующего клапана, установленного на обратке можно и на подачу поставить.

Так же за помощью можно обратиться к специалисту, который проведет своими руками расчет, не озадачивая клиента. Имея такую же мощность, он по размерам втрое меньше кожухотрубного, при этом способен обеспечить большой расход нагреваемой среды, например, воды для нужд ГВС. Эти выходы могут быть в виде фланца, трубы под сварку, резьбового соединения.

Принцип работы пластинчатого теплообменника.

Кожухотрубные Кожухотрубные теплообменник для горячей воды от отопления проще по конструкции, но менее эффективны, из-за чего, для обеспечения необходимой температуры, должны иметь солидные размеры. Толщина пластины зависит от максимального рабочего давления. Опыт и умения специалистов позволяют как выполнить простейшие расчеты, так и сложный монтаж с пуско-накладкой. Недостатком этой схемы является сильно завышенная нагрузка на систему отопления и неэффективный нагрев воды во втором контуре при большем перепаде температур. Для этого понадобиться помощь специализированных кадров той или иной компании.

Важным является и температурная разница минимум в 10 градусов. Значение для раковины умножается на количество устройств в доме, которые могут использоваться параллельно, и складывается со значением для ванны или душевой в зависимости от того, что именно используется. Недостаток: дороговизна, обусловленная подключением двух теплообменников для приготовления горячей воды. Доводится температура до нормы при помощи повторного нагрева, но уже от теплоносителя, который идет на подачу. SYSTHERM Теплообменники в горячем водоснабжении На сегодняшний день организация процессов по обеспечению водой — это одно из главных условий для создания уютной жизни граждан. Теплообменник (регистр) для бани — какой выбрать и как подключить, чтобы греть воду?

Как рассчитать модель под конкретное здание?

При подборе конкретной модели прибора, необходимо учитывать следующие параметры:

• количество жильцов в помещении;
• объём воды, необходимый одному жильцу в сутки, стандартом считается норма потребления, равная 120 литрам на человека в день;
• степень нагрева носителя тепла — в централизованных отопительных системах стандартом является нагрев, равный 60-ти градусам;
• будет ли прибор работать круглые сутки, или планируется его периодически отключать;
• температура воды в трубах в зимнее время года;
• количество приборов, потребляющих горячую воду;
• допустимый процент потери воды.

Производительность устройства необходимо рассчитывать для зимнего сезона, когда подразумевается наиболее активное использование горячей воды. За точным расчётом и подбором оборудования можно обратиться к компаниям-поставщикам.

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

Такой способ хорош тем, что происходит полезное использование тепла обратной воды, а также тем, что схема компактна.

В новом теплообменнике это достигается путем увеличения количества пластин одинаковой площади.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата. На подогрев поступает уже не совсем холодная, а теплая.

В системах с естественной циркуляцией такой тип установки малоэффективен. В ИТП Зависимое подключение отопления с автоматическим регулированием расхода тепла.

Важно и то, что никто не способен дать гарантии того, что эти расчет будут на процентов верными. Такой же фильтр желательно установить на вводе холодной воды — дольше будет работать оборудование. В итоге себестоимость горячей воды за литр будет намного ниже. Пластины пластинчатого теплообменника располагаются одна за другой с поворотом на градусов.

Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. Схема сборки пластинчатого теплообменника не сложная, верхняя и нижняя направляющие закрепляются на штативе и неподвижной плите. Схемы подключения ПТО Схемы подключения пластинчатых теплообменников Здесь вы сможете узнать, какие бывают схемы подключения пластинчатых теплообменников к сетям коммуникаций. Ввиду небольших габаритов и веса монтаж теплообменника производится достаточно просто, хотя мощные агрегаты и требуют устройства фундамента.

Поговорим подробнее о наиболее доступных, надежных и эффективных. Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин. При такой схеме подготовка воды происходит за два шага. Обвязка второй ступени идентичная параллельному подключению за исключением того, что вместо холодной воды подключается уже подогретая вода с первой ступени.

Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. В соответствии с правилами помимо рабочего насоса параллельно ставится резервный такой же мощности. Опыт и умения специалистов позволяют как выполнить простейшие расчеты, так и сложный монтаж с пуско-накладкой. Тогда пластины производятся из титана, никеля и различных сплавов, а прокладки — из фторкаучука, асбеста и других материалов. Следует отметить, что кожухотрубные системы почти исчезли с рынков из-за низких показателей КПД и больших размеров. Теплообменник пластинчатый принцип работы

Технические критерии выбора

При выборе теплообменника необходимо, прежде всего, обращать внимание на такие параметры, как конструкция и мощность прибора, а также его стоимость. При использовании прибора с ёмкостью для воды, немаловажную роль играет выбор бака подходящего объёма.

Конструкция

Для нагрева воды от отопительной системы используются приборы различных конструкций, отличающихся друг от друга скоростью и эффективностью нагрева:

1. 
   Со змеевиком. В данной конструкции функцию нагревательного элемента выполняет змеевик, заполняемый водой.
   Сложная форма элемента значительно ускоряет нагрев. Катушка может быть установлена внизу бака, либо вертикально – для более равномерного нагрева.

2. С двумя змеевиками. Два змеевика обеспечивают ещё большую эффективность и скорость нагрева.
3. Для теплового насоса. Отличается способом подключения к отопительной системе, может быть также оснащён змеевиком.
4. Устройство с электрическим нагревателем. Дополнительный нагреватель ускоряет процесс нагрева. Данный вариант является золотой серединой между обычным теплообменником и электрическим водонагревателем.

Объём бака

Немаловажный фактор, который необходимо учитывать при выборе – это размер бака:

1. Для небольших помещений подойдёт бак на сто литров. Это компактный и экономичный вариант, наиболее простой в транспортировке. Стоит помнить, что малый объём воды сохраняет тепло значительно меньшее время, поэтому нагревать его придётся чаще.
2. Для большинства частных домов подойдёт бак объёмом 200 литров. Этого хватит на несколько сантехнических приборов, при этом температура будет держаться достаточно длительное время.
3. Для больших домов подойдёт бак объёмом 500 литров. Такие баки используются также в производстве. Для большинства же помещений такой большой объём будет излишним и неэкономичным решением, так как для такого бака потребуется гораздо большее потребление энергии.

Классификация устройств

Теплообменники для горячего водоснабжения делают или из стали, или чугуна. Последний способ более традиционный, поскольку еще не так давно нержавейка считалась дефицитным материалом. А применение обычного металла было нерентабельно. Потому систему очень быстро выводила из строя коррозия.

Теплообменник из чугуна Источник pechiexpert.ru

Но даже изобилие современных материалов не исключило производство чугунных моделей. Ведь их отливка отличается высокой скоростью и предельной простотой. И сегодня одинаковой популярностью пользуются, как обычные чугунные конструкции, так и более сложные модели из современной стали.

Чугун

Теплообменник из этого металла имеет очень хорошую продуктивность. А приобретают ее больше из соображения экономии, поскольку его стоимость гораздо ниже, чем у нержавеющих аналогов. Но приобретая чугунную конструкцию нужно быть готовым, что она имеет серьезные недостатки.

Поверхность отличается сильной хрупкостью. И любой серьезный удар попросту раскалывает ее. Трещины могут появиться и при термическом воздействии. Если в хорошо разогретую конструкцию подать напор холодной воды, то стены, скорее всего, не выдержат.

Такие повреждения уже не поддаются ремонту. Но в остальном материал способен к долгосрочной эксплуатации при бережном к нему отношении. И профилактического вмешательства требует не так часто, как нержавеющие аналоги.

Кассета теплообменника Источник termotactic.ru

Бытовые модели и цены на них

В данный момент на рынке представлено большое количество приборов для теплообмена, отличающихся друг от друга типом конструкции, скоростью нагрева, объёмом бака и стоимостью.

Пластинчатых

Вот несколько популярных моделей:

1. 
   Р-012-10-19 ПРОМТЕХСЕРВИС. Пластины данной модели изготавливаются из стали.
   Между пластинами располагаются термопрокладки, эффективно передающие тепло от носителя к приёмнику.

   Прочность конструкции обеспечивается гофрированной поверхностью. Примерная стоимость устройства: 14000 рублей.

2. KAORI Z. Модель паянной разновидности. Потоки направлены по диагонали. Пластины обладают большой площадью теплообмена. Прочная и надёжная модель. Стоимость от 32000 рублей.
3. Innovita ГВС. Бюджетное решение, устанавливается на газовый котёл или теплосеть. Модель предназначена для использования с котлами Innovita. Стоимость от 8000 рублей.

Кожухотрубных

Ниже представлены популярные модели теплообменников кожухообразного типа:

1. ТНГ-1,6-М8/20Г-2-2-И. Популярная модель, часто используемая в промышленности и в быту. Имеет трубные решётки и вертикальный тепловой компенсатор. Цена – от 9000 рублей.
2. Подогреватель кожухотрубный ТТАИ. Конструкция представляет собой две трубки с тонкими стенками разного диаметра, одна вложена в другую. Тонкие стенки способствуют более эффективной отдаче тепла. Устройство компактное и лёгкое в обслуживании. Цена – от 7500 рублей.
3. Bowman 190 кВт. Устройство премиум-класса. Титановые трубки с противокоррозийным покрытием пригодны для взаимодействия с хлорированной и морской водой. Может работать как на нагрев, так и на охлаждение. Цена от 120000 рублей.

Материал теплообменников

Выбирать вторичный теплообменник для газового котла следует внимательно, чтобы он смог проработать без сбоев продолжительное время.

Если кран ГВС закрыт, то теплоноситель поступает в первичный отопительный контур. Принцип работы вторичного теплообменника заключается в следующем: при открытии крана горячей воды трехходовый клапан перенаправляет поток теплоносителя с первичного во вторичный контур; холодная вода начинает поступать и смешиваться с нагретой жидкостью, а затем теплой выходит из крана.

Вторичный теплообменник изготавливают из:

• меди;
• конструкционной стали.

Медный теплообменник обладает следующими преимуществами:

• длительный эксплуатационный срок;
• отличная теплопроводность;
• слабая подверженность коррозии.

Недостатком является его дорогая цена.

…

Стальные теплообменники более распространены, так как имеют следующие плюсы:

• достаточную теплопроводность;
• дешевую стоимость.

Минусом является подверженность стального изделия коррозийным процессам. Однако в данном случае следует обращать внимание на качество материала. Авторитетные производители газовых котлов изготавливают теплообменники из высококачественной конструкционной стали с антикоррозийным покрытием. Такие контуры могут прослужить достаточно долго без поломок.
Обратите внимание! Вторичный теплообменник более подвержен засорению соляными отложениями за счет низкой температуры нагрева 30-60°C. Чтобы избежать появление частых засоров и продлить эксплуатационный срок контура, нужно обязательно поставить фильтр на вход холодной воды.

Пошаговая инструкция, как сделать своими руками

Устройство для обмена теплом от теплосети к воде можно сконструировать своими руками.

Инструменты и материалы

Чтобы сконструировать пластинчатый теплообменник собственноручно, потребуются:

• аппарат для сварки;
• болгарка;
• листы из нержавеющей стали — два из рифлёной, один из плоской. Толщина 4 мм;
• электроды.

Процесс изготовления

Весь процесс изготовления устройство делится на несколько этапов:

1. Необходимо нарезать пластины из рифлёной стали. Потребуется 31 пластина размером 300 на 300 мм.
2. Из плоского листа вырезается лента длиной 18 метров и шириной 10 мм. Ленту необходимо нарезать на части длиной по 300 мм каждый.
3. Квадраты из рифлёного материала свариваются друг с другом десятимиллиметровой полосой с разных сторон, соседние секции должны быть перпендикулярны. Получится 15 секций, обращённых в одну сторону и 15 в другую в виде куба.
4. К частям, где будет течь вода, необходимо приварить коллектор из плоской нержавеющей стали.
5. В каждом коллекторе сверлится отверстие, к нему приваривается соединительная часть трубы.
6. Конструкция монтируется открытой стороной к газовой системе.

Примеры расчетов и типовые цены

Важно! Обращаем Ваше внимание, что данные расчеты сделаны для конкретных объектов с их теплофизическими свойствами и расчетными температурами!

Стоимость, представленная на сайте, является ознакомительной!

Точная и детальная информация определяется после теплотехнического расчета, в ходе которого будет определены: размер рамы, материалы пластин и уплотнений, их количество, толщины, компоновки.

Схемы подключения

Теплообменник может подключаться к системам отопления и водоснабжения по трём разным схемам: параллельной, двухступенчатой смешанной и двухступенчатой последовательной.

Параллельная

Наиболее простая в реализации и экономная схема. Обязательным условием является установка температурного регулятора. Недостатками являются не самое экономичное расходование тепла носителя, а также необходимость увеличенного трубопровода.

Двухступенчатая смешанная

Также требует регулятора температур. Значительно экономичнее параллельной схемы в плане потребления тепла. Однако сама по себе конструкция стоит дороже, так как требует сразу двух теплообменников. Оборудование необходимо подбирать очень точно в соответствии с конкретными условиями.

Двухступенчатая последовательная

При таком подключении входящий поток делится на два, один проходит через регулятор, а второй через нагреватель. Носитель тепла расходуется более эффективно по сравнению со смешанной. Также более эффективно распределяется нагрузка на сеть.

Минусом схемы является невозможность полной автоматизации. Несмотря на все преимущества, на практике схема используется редко из-за сильного влияния отопительной и водопроводной систем друг на друга и возможности перегрева отопительной сети.

Вариант горячего водоснабжения в небольшом доме с автономным отоплением

Котельная в коттедже

Начнем с небольшого частного дома с автономным отоплением от установленного в нем котла. Для него возможны следующие схемы отопления и водоснабжения горячей водой.

Первый — простейший, но неверный вариант

Казалось бы, горячее отопление в нем сделать проще всего. Врезаемся в систему отопления и отбираем часть воды из него. Но так делать нельзя по нескольким причинам.

1. Вода содержит соли, которые вызывают отложение накипи на элементах системы отопления. Это мешает нормальной теплоотдаче.

Даже если мы не используем в системе устройство водоподготовки (умягчения) воды, те соли, которые попали в трубы и котел при первоначальной заправке, уже отложились на стенках. Новым, за исключением небольшого количества попадающего при подпитке, появиться не откуда. Если будет о постоянный отбор, то вода будет все время обновляться, а накипь быстро расти.

1. Если (что в частных домах встречается крайне редко) была установлена система водоподготовки, ее производительности не хватит, чтобы обеспечить не только подпитку, но и систему ГВС. Установки необходимой пропускной способности стоят дороже.

К тому же умягченная вода не вкусна. Кроме того прибавьте цену постоянно расходуемых реактивов (а некоторые могут быть и вредными для здоровья).

1. Вода в системе отопления может быть загрязнена ржавчиной, смытой из труб, радиаторов и котла. Для горячего водоснабжения используют либо полимерные, либо оцинкованные изнутри трубы, и их протяженность меньше.
2. При постоянном отборе сетевой воды возможен упуск ее из системы и закипание, а затем взрыв котла. Не спасает от этого даже автоматическая система подпитки.

Как правильно монтируются системы горячего водоснабжения в этом случае

Как правило, схема отопления и горячего водоснабжения в этом случае строится по одному из нескольких возможных вариантов.

Установить отдельный газовый или электрический бойлер

Бойлерами в обиходе называют устройства для нагрева воды (водоподогреватели). Если бойлер газовый или электрический — это фактически котел (в английском языке boiler — котел), предназначенный для нагрева воды в системе горячего водоснабжения (о других разновидностях расскажем ниже). Тогда в доме у нас будут две отдельные системы горячего водоснабжения отопленияне связанные между собой.

Плюсы данной системы.

• Немного упрощается разводка.
• Для подготовки горячей воды не требуется разжигать котел.

Минусы:

• цена системы получается выше, чем у прочих представленных ниже вариантов;
• требуется больше места для размещения оборудования.

Данный подход обоснован, если смонтирован твердотопливный котел и не хочется его разжигать, например, в летнее время. Хотя стоимость подогрева электроэнергией выше, но при небольших количествах воды (помыть посуду) ради удобства можно пойти на лишние траты.

Двухконтурный котел

Вместо обычного котла устанавливают двухконтурный. В нем кроме теплообменников для нагрева сетевой воды установлены и теплообменники для горячего водоснабжения. Их покрытие рассчитано на работу с питьевой водой, и не ухудшает ее качества.

К входу второго контура нужно подключить водопровод, а с его выхода отбирают готовую горячую воду. Как правило, такие котлы промышленного производства имеют и системы контроля, и регулирования температуры воды. Если речь идет об устройствах со сжиганием газа или жидкого топлива, то контроллер для систем отопления и горячего водоснабжения, встроенный в котел, автоматически зажигает горелку при фиксировании расхода воды.

Данный подход тоже имеет как плюсы, так и минусы. К плюсам можно отнести:

• не требуется закупать и устанавливать дополнительного оборудования, экономится место;
• упрощается схема разводки трубопроводов.

Минусы тоже есть:

• двухконтурный котел дороже, чем обычный такой же мощности;
• контур горячего водоснабжения котла, хотя и рассчитан на проточную воду, все равно покрывается накипью, и требуется его периодическая очистка.

Установитьпроточный теплообменник

Схема системы отопления и ГВС с проточным теплообменником

Наиболее оправданный вариант. В этом случае в систему отопления врезается проточный теплообменник, его тоже называют бойлером. Он представляет собой систему трубок, по которым циркулирует вода, в кожухе омываемым другим потоком воды.

• То есть, по одному контуру циркулирует теплоноситель отопления, по другому – водопроводная вода, которая нагревается.
• Такой теплообменник тоже периодически очищают, но из-за простоты конструкции сделать это легче, чем удалить накипь в обычном котле. К тому же, так как нагрев осуществляется не пламенем с высокой температурой, а сетевой водой, отложения образуются медленно.
• Существует два варианта таких бойлеров с прямым блоком внутренних труб и с их пучком, завитым в спираль. Первый более габаритный, но дешевле и легче чистится, второй дороже, но компактнее.
• При необходимости несколько секций бойлера связывают между собой «U» перемычками, увеличивая мощность.

Проточные теплообменники подключаются двумя способами.

Для сведения: Обычно поступающая от котла или водонагревателя вода называется подачей, а идущая на подогрев обраткой. На схемах и чертежах они обычно обозначаются Т1 и Т2 (подача и обратка) для систем отопления и соответственно Т3 и Т4 для горячеговодоснабжения.

1. Прямоточный, когда два потока теплоносителя и горячего водоснабжения движутся в трубах в одном направлении. В этом случае, можно использовать менее мощное устройство (монтировать меньше секций) но горячая вода будет нагреваться только до температуры обратки системы отопления.
2. Встречный, потоки движутся на встречу. Нужен более мощный бойлер, но вода нагревается почти до температуры подачи из котла.

К минусам можно отнести то, что открытая система горячего водоснабжения и отопления, в которой нет насосов, работает с проточными теплообменниками плохо. Циркуляция теплоносителя обеспечивается только за счет конвекции и для качественного нагрева нужны бойлеры с большой поверхностью обмена — а значит, крупногабаритные.

Дополнительные узлы и элементы системы отопления с горячим водоснабжением

Для того, чтобы системы горячего водоснабжения и отопления работали качественнее, чаще всего в них кроме непосредственно устройств для нагрева воды, труб и отборных устройств (кранов, смесителей), монтируют ряд дополнительных деталей и узлов. Расскажем о них и местах установки.

Запорная арматура

Вентиль

Шаровой кран

Задвижка

Краны и смесители в местах разбора воды у раковин, ванн, унитазов и т. п. конечно устанавливаются по умолчанию. Но лучше дополнительно смонтировать несколько кранов на самих трубопроводах.

Потом, например, можно будет спокойно заменить прокладку или буксу в смесителе на кухне, и не оставляя весь дом без воды.

Терморегулятор

Датчик температуры терморегулятора

Блок управления терморегулятором

Вентили с исполнительным механизмом

В двухконтурных котлах и автономных бойлерах его роль чаще всего на себя берет система управления водонагревающего агрегата. При установке отдельных проточных бойлеров, это устройство монтируют отдельно. Предназначено оно для регулирования температуры воды.

• Конечно, простейшая система отопления и система горячего водоснабжения, может обойтись и без него. Ведь нам не нужны стабильные, регламентируемые стандартом 50 градусов, температуру воды в смесителе можно отрегулировать просто больше добавив холодной.
• Но если мы хотим этого, то почему бы и нет. В центральных системах отопления и горячего водоснабжения регулятор ставят и по ряду других причин. Об этом ниже.
• Терморегулятор представляет собой датчик, установленный на выходе горячей воды, запорную арматуру (кран, вентиль и т. п.) с электроприводом, установленную на подаче теплоносителя (исполнительное устройство), и блок управления, которым задают необходимую температуру.

Если вода нагрелась выше заданного уровня, то исполнительное устройство уменьшает поток теплоносителя через бойлер и температура уменьшается. При остывании подача наоборот увеличивается.

Циркуляционные насосы

Одна из моделей насосов, которые могут работать в ГВС

Всем знакома ситуация, когда из крана течет сразу холодная вода, а потом уже горячая. Это свидетельствует о том, что система горячего водоснабжения собрана по тупиковой схеме, вода к крану течет только по одной трубе под напором, создаваемым водопроводом.

• Чтобы этого избежать, особенно если от котла или бойлера до крайнего разборного устройства большое расстояние, лучше устроить циркуляцию. То есть, проводить по две трубы: подачу и обратку — а циркуляцию создавать принудительно насосом.
• Конечно, это дополнительные затраты, но только так можно обеспечить комфортное использование горячего водоснабжения.
• Закольцевать систему и установить насосы отопления и горячего водоснабжения стоит и еще по одной причине — чтобы обеспечить нормальную работу терморегуляторов котла или бойлера.
• Приведем еще одну известную всем ситуацию: вы стоите в душе и, работая со смесителем, никак не можете установить комфортную температуру воды. Она идет то холодная то горячая.
• Все делом в том, что система тупиковая и терморегулятор не может понять ваших действий — точнее понимает, но с опозданием. То есть, сейчас у вас холодная вода, вы даете больше напор горячей.
• Терморегулятор котла, увидев увеличение расхода, включает горелку. Но пока горячая вода пройдет расстояние от котельной до душевой, пройдет несколько минут. Возможно, вы сильно увеличили подачу, и вода для вас станет обжигающей.

Об особенностях систем ГВС с рециркуляцией в частном доме можете дополнительно посмотреть видео в этой статье:

Обратные клапана

Конструкция простой модели обратного клапана

Это разновидность арматуры, которая пропускает воду только в одном направлении. Устанавливать такой клапан перед бойлером обязательно в том случае, если у вас установлен циркуляционный насос. Он создает давление больше, чем в водопроводной сети, и естественно ваша горячая вода будет передавливать холодную, и возвращаться в водопровод.

Желательно установить и еще два клапана:

1. Перед всасывающей частью (входом) циркуляционного насоса. Если по каким-то причинам в водопроводе исчезнет вода, то сойдет она из корпуса насоса. Запустив его «на сухую» (что запрещает почти любая инструкция), можно сорвать крыльчатку с вала.

Без сопротивления лопастям водой она может раскрутиться до большой скорости. Кроме того в современных насосах с «мокрым» ротором вода нужна и для смазки вала, и охлаждения электродвигателя.

Клапан, установленный перед насосом, не даст воде уйти из корпуса. При этом насос нужно монтировать обязательно внизу, ниже всех водоразборных точек.

Внимание. Как правило, ниже всех находится вход в бачок унитаза на первом этаже. Не забывайте про это.

1. На входе в дом водопровода, можно и еще в нескольких местах на сетях холодной воды в доме. Все дело в том, что некоторые смесители могут перепускать горячую воду в линию холодной. Избежать неоправданного расхода воды и энергии на ее нагрев поможет клапан.

Совет. О том, что у вас неисправен один из смесителей, свидетельствует появление теплой или горячей воды в кранах холодной. Найдите неисправность и устраните.

Манометры

Манометр

Это приборы для контроля давления. Можно обойтись и без них, но тогда неисправности будет искать труднее. Желательно установить их на вводе холодной воды перед и после водонагревателя (котла) и насоса.

Тогда мы разу сможем находить следующие неисправности:

1. Отсутствие подачи холодной воды, давление будет низким.
2. Засорение котла или водонагревателя, большой перепад давлений до и после.
3. Выход из строя насоса, наоборот отсутствие перепада давления.

Желательно чтобы шкалы манометров (предел измерения), предназначенные для отопления и горячего водоснабжения, были такими, чтобы рабочие давления находились во второй ее трети.

Термометр

Технический термометр

В принципе, можно его и не устанавливать, но с ним проще контролировать температуру воды. Монтируется он после циркуляционного насоса, а если его нет, то на выходе водонагревателя (котла). Если стоит терморегулятор с дисплеем, то, как правило, контролировать температуру воды можно с его помощью, по замерам его датчика.

Разводка трубопроводов

Никаких особых требований к разводке трубопроводов горячей воды в небольшом доме не существует. Они укладываются любым способом, обычно параллельно водопроводу с холодной водой.

Если нужно завести горячую воду на второй или третий этаж, делают стояки. Уклоны соблюдать не обязательно, так как вода подается под напором водопровода или циркуляционного насоса.

Теплоизоляция труб позволит избежать потерь

Но важно учесть то, что после монтажа должна быть выполнена теплоизоляция системы отопления и горячего водоснабжения, чтобы не было пустой траты энергии. Можно применять любые утепляющие материалы.

Как использовать?

Существует два основных варианта использования теплообменника для нагрева воды:

1. Первый вариант – подогрев проточной воды. Недостатками этого метода являются ограниченный расход воды, сложность поддержания тепла, отсутствие запасов воды. Плюсы – компактность системы.
2. Нагрев в ёмкости. Теплообменник погружается в бак и заполняется водой. Конструкция позволяет поддерживать температуру длительное время, при этом всегда есть запас воды. Недостаток метода – большие габариты бака требуют много пространства.

Все, что необходимо знать о горячей воде, представлено в этом разделе сайта.

Принцип работы

Теплообменники для приготовления воды ГВС работают по бесконтактному принципу. Устройство их может быть разным, но принцип действия не отличается — работают они по принципу теплопередачи. Есть нагретый теплоноситель (в данном случае из системы отопления), который подается в трубы/каналы теплообменника. Горячий теплоноситель отдает часть тепла трубкам, по которым течет. По другим, параллельно расположенным каналам, течет вода, которую необходимо нагреть. Контактируя с нагретыми теплоносителем стенками, она нагревается. Именно так и работает теплообменник для горячей воды от отопления.

Принципиальная схема использования теплообменника для подготовки горячей воды от отопления

Чтобы нагрев был эффективным, теплообменник должен быть сделан из материала с высокой теплопроводностью. Обычно это металлы — медь, нержавеющая сталь. Медь — дорогой металл, но имеет отличную теплопроводность. Нержавеющая сталь хуже проводит тепло, но за счет прочности стенки могут быть очень тонкими, что делает такие теплообменники тоже эффективными.

Подбор резервуара для теплообменника ГВС. Что важно учесть?

Рекомендуется выбирать резервуары с защитными теплоизолирующими покрытиями вокруг них — чем оно эффективнее, тем меньше тепла уходит в окружающую среду и тем меньше возникает энергетических потерь. Покупка резервуара с двойным корпусом определенно решит эту проблему.

Стоит добавить, что конструкция кожуха и самого теплообменника идентична как в вертикальной, так и в горизонтальной ориентации, поэтому выбор между вертикальным и горизонтальным теплообменником ограничен только решением вопроса о лучшей пространственной настройке всего контейнера в том месте, где он должен быть установлен.

Важно также обратить внимание на производителя теплообменника, потому что этот параметр косвенно влияет на качество оборудование и всех его компонентов. Теплообменники ГВС стоят недешево и их замена всегда вызывает массу хлопот, кроме того неисправность устройства приведет к большим счетам на электроэнергию. Вот почему стоит купить в свой дом обменник от известных производителей.

Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях: Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.