Najvažniji strukturni element kotlova za grijanje su izmjenjivači topline. Ekonomske i ekološke karakteristike generatora topline uvelike su određene geometrijskim parametrima i materijalom od kojeg su izmjenjivači topline izrađeni.
Jedna od vrsta izmjenjivača topline izrađena je od bakra. Njihove pozitivne osobine su: mala težina, otpornost na koroziju, kompaktnost. Na tržištu za generatore topline postoji niz modela s bakrenim izmjenjivačima topline.
Frisquet (Francuska) - pouzdana i izdržljiva oprema za grijanje
Visoka toplinska učinkovitost Frisquet jedinica uvelike je posljedica upotrebe izmjenjivača topline s vatrom cijevi od bakra. Ovaj plemeniti materijal ima najveći koeficijent toplinske vodljivosti i prijenosa topline, kao i izvrsne antikorozivne karakteristike.
Frisquet oprema za grijanje opremljena je cijevnim izmjenjivačem topline proizvedenim po tehnologiji koja se koristi u industrijskim generatorima topline. Korištenje ove tehnologije osigurava visoke performanse, jednostavnost rada i trajnost izmjenjivača topline i samih jedinica. Povećanje površine izmjene topline postiže se prisutnošću ugrađenih vatrogasnih cijevi. Dimni plin se prenosi kroz svaku cijev, a vanjska površina cijevi je u kontaktu s vodom.
Ovaj dizajn omogućuje rad na niskim temperaturama vode. Svaka cijev sadrži turbulator od nehrđajućeg čelika legiranog titanom. Turbulator osigurava distribuciju i hlađenje ispušnih plinova.
Jedinice ove tvrtke imaju vijek trajanja koji je otprilike dva puta veći od vijeka trajanja kotlova s rebrima. Ovaj učinak postiže se jednostavnom i pouzdanom tehnologijom proizvodnje izmjenjivača topline i upotrebom bakra.
Približna cijena grijaćih jedinica Frisquet s kapacitetom od 23 kW je gotovo tri tisuće dolara.
Modeli grijaćih jedinica s bakrenim izmjenjivačima topline
Visoko učinkoviti bakreni izmjenjivači topline koriste se u plinskim grijačima BAXI COPPER i talijanskim modelima Hermann Habitat.
Modularni "STG-Classic" i "STG-premier" ruske proizvodnje opremljeni su modernim bimetalnim izmjenjivačima topline od bakra i lijevanog željeza. Izmjenjivač topline je konstrukcija s bakrenim rebrastim cijevima spojenim s dva prstenasta kolektora od lijevanog željeza. Takav uređaj izmjenjivača topline osigurava dobar prijenos topline od izgaranja goriva na vodu koja cirkulira kroz cijevi.
Ova oprema je idealna opcija za kotlovnice koje se nalaze na krovu stambene izgradnje.
Izmjenjivač topline jedan je od elemenata uređaja u kojima se odvijaju toplinski procesi za prijenos energije s zagrijanog tijela na hladno. Svi moderni toplinski motori, od kućnog sustava grijanja do nuklearnog reaktora, koji je, zapravo, isti kotao, opremljeni su takvim dijelovima za prijenos topline. Samo su oni izrađeni od različitih materijala i imaju složene upravljačke i sigurnosne sustave.
Namjena, vrste metalnih izmjenjivača topline
Dizajn i izvedba uređaja za grijanje ovise o namjeni, principu rada i materijalu izmjenjivača topline. Na primjer, nemoguće je stvoriti kompaktan proizvod od lijevanog željeza za parapet ili zidni grijač. Budući da ugljični čelik ili lijevano željezo imaju značajnu gustoću, a time i masu. Stari kotlovi od lijevanog željeza su prošlost. Danas su popularne male konstrukcije grijanja s laganim dijelovima i višom razinom prijenosa energije. To uključuje plinske zidne kotlove s bakrenim izmjenjivačem topline.
U proizvodnji termodinamičke strukture koriste se materijali kao što su:
bakar;
čelik različitih razreda;
lijevano željezo;
aluminij;
silumin.
U modernim kotlovima za grijanje kućanstva većinu njegove površine zauzima jedinica za izmjenu topline. Ekonomski i ekološki parametri kotla ovise o dizajnu i vrsti materijala.
Ovisno o namjeni, po vrstama kao što su grijanje, hlađenje, kondenziranje, isparavanje. Po principu rada blokovi su regenerativni, rekuperativni i miješajući. Prve dvije vrste imaju zajednički naziv "toplinski površinski aparat". Jedan primjer takvih jedinica su radijatori u automobilima. Njihova je svrha sudjelovati u radu sustava hlađenja motora. Zagrijana voda je u kontaktu sa zrakom kroz stijenke bakreno-aluminijskih izmjenjivača topline.
U strojevima za miješanje (kontakt) dva se radna toka (topla i hladna) međusobno miješaju. Sličan se proces opaža u mlaznim kondenzatorima, gdje raspršena tekućina koristi energiju kondenzacije. Lakše su za proizvodnju i karakterizira ih povećan toplinski kapacitet. Ali opseg je ograničen.
Koji su izmjenjivači topline bolji - bakreni ili aluminijski?
U opremi za grijanje sve se više koristi materijal budućnosti - legura aluminija i silicija. Slična eutektička struktura omogućila je kombiniranje dvije različite tvari - metala i minerala. Rezultat je materijal s izvrsnim svojstvima lijevanja. Izmjenjivači topline bez zavara i složenih oblika povećavaju površinu izmjene energije. Zadatak stvaranja takvih struktura je optimizirati prijenos topline s minimalnim dimenzijama jedinice za prijenos topline.
Pročitajte također: Kanalizacijska pumpa: uređaj, vrste, princip rada, kriteriji odabira, koraci ugradnje
Izmjenjivač topline od legure aluminija i silicija ima dobru otpornost na koroziju. Odsutnost zavara, nabora daje proizvodu visoku čvrstoću. Još jedna prednost je optimalna mehanička otpornost na niskotemperaturni obrnuti tok rashladne tekućine. Sada veliki temperaturni gradijent dovodnog i povratnog kruga nije opasan za metal.
Toplinski uređaji izrađeni od čelika i bakrenih legura
Budući da je masovna proizvodnja kućanskih aparata usmjerena na proizvodnju izmjenjivača topline od crnih metala, plinski kotlovi s bakrenim izmjenjivačem topline smatraju se prestižnim proizvodom. Bakar ima visoke karakteristike prijenosa topline. Stoga se za grijanje velike kuće mogu koristiti mali kotlovi s malom količinom rashladne tekućine. Kao rezultat toga, uređaji su vrlo kompaktni.
Važno! Često su kupci zainteresirani koji izmjenjivač topline odabrati - čelik ili bakar. Potrebno je poći od fizikalno-kemijskih svojstava željeznih i obojenih metala. Specifični toplinski kapacitet bakra je niži od čelika.
To jest, da bi zagrijao jednaku količinu tvari, bakar treba prenijeti manje topline od čelika. Sukladno tome, inercija sustava grijanja, gdje se nalazi čelična jedinica za prijenos topline, veća je. Automatizacija kotla, koja radi s bakrenom jedinicom za prijenos topline, brže reagira na povećanje temperature rashladne tekućine. Kao rezultat, to dovodi do uštede goriva. Još veća reakcija sustava grijanja na grijanje događa se kada pumpa radi. Osim toga, osigurava poboljšanu cirkulaciju čak i kod slomljenih nagiba cijevi i sprječava vrenje vode.
Uspoređujući bakrene izmjenjivače topline za kotlove s čeličnim, možemo reći da su potonji plastičniji. Ovaj čimbenik je važan jer postoji stalan proces interakcije s otvorenom vatrom. Kao rezultat, razvijaju se toplinska naprezanja metala i pojavljuju se pukotine. Čelik je u tom pogledu izdržljiviji i može izdržati veliki broj ciklusa: grijanje - hlađenje.
Napomena! Nedostaci čelika, osim inercije, povećane specifične topline, uključuju:
osjetljivost na koroziju;
povećana površina grijača;
velika količina rashladne tekućine;
značajna količina uređaja za grijanje.
Pročitajte također: Akrilne kade: značajke, prednosti i nedostaci
Čelični plinski kotlovi po težini kreću se od 70 kg i više. Što je veća snaga, veće su dimenzije. Vrlo važan parametar kotla je debljina metalne stijenke.
Proizvodnja bakrenih izmjenjivača topline u usporedbi s čeličnim izmjenjivačima topline je povoljna čak i sa stajališta njihova održavanja. Koeficijent hrapavosti bakra je 130 puta manji od čelika. Zbog toga hidrodinamički otpor bakrenih proizvoda tijekom kretanja tekućine kroz njih smanjuje stupanj onečišćenja i stvaranje kamenca.
Važno! Danas proizvođači štede na metalu i smanjuju debljinu do granice. To povećava vjerojatnost brzog izgaranja. Stoga se pri kupnji potrebno usredotočiti na debljinu stijenke grijača od najmanje 3 mm.
Gejzir s bakrenim izmjenjivačem topline
Gejzir ima izmjenjivač topline, u kojem se voda zagrijava pomoću plamenika. Bakar s visokim koeficijentom prijenosa topline brzo prenosi toplinu na vodu za kupanje. Bakreni proizvodi rade bolje, što je manje različitih nečistoća u leguri. U njihovoj prisutnosti, zidovi posude se neravnomjerno zagrijavaju, zbog čega brzo izgaraju. Ponekad, kako bi snizili cijenu bakrenog izmjenjivača topline, smanjuju debljinu stijenke i promjer cijevi. Masa praznog aparata je do 3,5 kg.
Blok za izmjenu topline izrađen je u obliku cijevi. U donjem dijelu ima oblik zmije s rebrima. Oko njega je postavljen metalni lim, a na vrhu je postavljena spiralna cijev. Osim bakra, koriste se pocinčani i nehrđajući čelik. Koji je izmjenjivač topline bolji, bakar ili nehrđajući čelik, govori sama činjenica o cijeni uređaja. Bakar je 20 puta skuplji od legure čelika. Ali bolje prenosi toplinu i ekonomičniji je u radu. Nehrđajući čelik je izdržljiviji.
Važno! Prije nego što kupite plinski bojler s izmjenjivačem bakrenog tijela, trebali biste proučiti njegove tehničke parametre. Dobra stvar neće biti jeftina. Bakar oksidira u dodiru s vodom. Taj se proces posebno opaža na mjestu opskrbe hladnom vodom. Dolazi do kondenzacije. Visoka vlažnost nagriza stijenku cijevi i pojavljuju se fistule. Na tankim zidovima se brzo formiraju. Kvalitetni proizvodi će trajati cijeli život.
Čišćenje bakrenog izmjenjivača topline
Kao rezultat dugogodišnjeg rada na zagrijavanju rashladne tekućine, na površini se formiraju slojevi. Oni pogoršavaju performanse kotla. Ako se oni dulje vrijeme zanemaruju, jedinica može pokvariti. Za uklanjanje kalcija i drugih anorganskih tvari, bakreni izmjenjivači topline se peru posebnim kemikalijama ili se u šupljinu dovodi zrak pod visokim tlakom.
Plinski izmjenjivač topline je glavna jedinica plinskog kotla, ali najčešće je on taj koji prvi pokvari zbog stalnih agresivnih opterećenja kojima je izložen tijekom rada. Kao ključni element kotla, izmjenjivač topline osigurava prijenos topline s ogrjevne tvari na zagrijani medij. Koliko su agresivna opterećenja koja nastaju na njemu, procijenite sami:
- Izvana se zavojnica zagrijava na visoke temperature kao rezultat izgaranja plina. Često oprema za izmjenu topline ne uspije upravo zbog "izgaranja".
- Iznutra, vruća voda djeluje na njegove zidove, čija temperatura raste do 90 ° C. Kao rezultat toga, kamenac se naslanja na njih, promjer cijevi se sužava, a rad kotla se pogoršava.
- Oštri padovi temperature također ne prolaze bez traga, često dovode do pojave pukotina u metalu.
S obzirom na to, morate odabrati kotao, čiji je plinski izmjenjivač topline sposoban izdržati takva opterećenja dugo vremena bez uništenja. Tržište plinske opreme nudi razne kotlove u širokom rasponu cijena, ali to nije slučaj kada bi niska cijena ili spektakularan dizajn trebali biti čimbenici koji određuju izbor. Puno je važnije, na primjer, obratiti pažnju na težinu kotla. Teški kotlovi traju mnogo dulje od lakših modela. Sve je vrlo jednostavno - glavna težina jedinice za grijanje - preko 90% - pada na rekuperator, a što je kotao teži, to su deblje stijenke zavojnice i dulje će raditi u sustavu grijanja bez popravka. Ne biste trebali birati ni najjeftinije modele - vjerojatno će uskoro zahtijevati čišćenje cijevi za uklanjanje naslaga vapna sa zidova, kao i zamjenu pojedinih komponenti.
Plinski kotlovi s izmjenjivačem topline imaju mnoge prednosti: ekonomični su, učinkoviti, udobni za korištenje. No, istodobno, korištenje plina kao goriva nosi određene rizike, a kako bi se oni sveli na minimum, potrebno je pravilno odabrati sve elemente sustava grijanja i kvalitetno izvršiti njihovu instalaciju.
Vrste izmjenjivača topline za kotao
Proizvođači nude različitu opremu za izmjenu topline, koja je podijeljena u tri vrste prema načinu prijenosa topline:
Želite li da kupljeni kotao služi dugo i učinkovito, preporučljivo je prije kupnje napraviti kemijsku analizu vode koju ćete koristiti u sustavu grijanja doma i na temelju njegovih rezultata odabrati model.
Prema materijalu proizvodnje plinski rekuperatori su čelik, lijevano željezo ili bakar.
Čelični izmjenjivač topline
Široko rasprostranjena opcija zbog jednostavnosti proizvodnje i pristupačne cijene. Izmjenjivači topline izrađeni od čeličnih legura su plastični, dovoljno čvrsti i otporni na mehanička opterećenja. Istodobno, njihov vijek trajanja je kratak zbog čestih procesa korozije, a rad zahtijeva povećanu potrošnju goriva za zagrijavanje rashladne tekućine i održavanje standardnog temperaturnog režima.
Izmjenjivač topline od lijevanog željeza
Ne podliježe koroziji, stoga je izdržljiviji od čelika. Zahtijeva posebnu pozornost na uvjete rada. Najranjivija točka je granica između vrućih i toplih dijelova izmjenjivača topline. Pogreške u radu povećavaju rizik od pukotina u metalu u ovom području. Da biste to spriječili, trebali biste redovito ispirati plinski izmjenjivač topline. Ugradnja trosmjernog ventila za miješanje na povratnom vodu u blizini jedinice za izmjenu topline, koji prethodno miješa toplu i već ohlađenu vodu i dovodi tekućinu umjerene temperature u šupljinu, također će pomoći da se rizici minimiziraju. Treba imati na umu da kotlovi stranih proizvođača s rekuperatorima od lijevanog željeza nisu prilagođeni ruskim uvjetima rada, stoga su vrlo ranjivi.
Bakreni izmjenjivač topline
Njegove prednosti uključuju nisku specifičnu težinu i mali kapacitet uređaja, kompaktnost, otpornost na koroziju, nisku potrošnju goriva za zagrijavanje na radnu temperaturu. Glavni nedostaci takve opreme za izmjenu topline su visoka cijena i nedovoljna pouzdanost.
Ispiranje izmjenjivača topline produžit će vijek trajanja kotla
Čak i pravilno odabrani kotao može trajati dugo ili ne jako, ovisno o uvjetima rada. Danas nema potrebe govoriti o visokoj kvaliteti nosača topline koji se koriste u sustavima grijanja, pa će njihovo pravovremeno i redovito čišćenje pomoći produžiti vijek trajanja kotla i plinskog izmjenjivača topline.
Ispiranje kotla može se izvesti ručno, kao i hidraulički i kemijski. U prvom slučaju, naslage se uklanjaju strugalicama nakon otvaranja kotla. Hidraulično ispiranje provodi se pomoću pumpe koja opskrbljuje stlačenu vodu iz slavine u jedinicu za grijanje, koja odstranjuje naslage i ispušta se u kanalizacijski sustav pomoću crijeva. U trećoj opciji, ispiranje se provodi pomoću kemikalija koje omekšavaju i razgrađuju sediment na površinama pločastog izmjenjivača topline.
izmjenjivač topline- jedan od najvažnijih elemenata moderne opreme za plinske kotlove. A ako želite da kotao koji kupujete radi s najvećom mogućom učinkovitošću, onda prije svega trebate pogledati od kojeg je materijala izrađen, kao i koliko je kvalitetan.
Zapravo, materijal izmjenjivača topline može biti bilo što, ali u modernim uvjetima najrašireniji bakar, željezo i lijevano željezo izmjenjivači topline. Svaki od ovih materijala ima svoje prednosti i nedostatke, kao i stupanj učinkovitosti, o čemu će ovisiti izvedba kupljene kotlovske opreme. Predlažemo da odmah počnete razmatrati svaku od ovih vrsta izmjenjivača topline.
Bakreni izmjenjivač topline
Počnimo s najnepopularnijom sortom. Bakar, naravno, svojedobno je bilo prilično uobičajeno. Ali samo s obzirom na činjenicu da su ostali materijali ili preskupi ili jednostavno nedostupni iz tehničkih razloga. Stoga, s pojavom čelika i lijevanog željeza, bakar je počeo postupno nestajati u pozadini. Pa ipak, ako iznenada naiđete na bakreni izmjenjivač topline, znajte da ima dva kritična nedostatka.
- Prvi je prilično visoka cijena.
- Drugi je brzo izgaranje, što dovodi do brzog kvara cijelog izmjenjivača topline.
Izmjenjivač topline od lijevanog željeza
Lijevano željezočesto se naziva "vječnim" materijalom, čija trajnost doseže 50 godina ili više. Za element kao što je izmjenjivač topline, ovo je vrlo . Razlog tako velike trajnosti je otpornost materijala od lijevanog željeza na izgaranje, što je prava pošast bakra. Osim toga, lijevano željezo je po svojoj prirodi savršeno zaštićeno od korozivnih procesa (rđe), bez potrebe za dodatnim antikorozivnim premazom.
Međutim, izmjenjivač topline od lijevanog željeza ne može se nazvati idealnim. Morate znati da ima dva bitna nedostatka.
- Prvo, lijevano željezo je izuzetno težak materijal. Ako ste ikada premještali kadu od lijevanog željeza s mjesta na mjesto, onda znate o čemu govorimo.
- Drugo, izmjenjivač topline od lijevanog željeza vrlo je krhak. Čak ga i temperaturne promjene mogu oštetiti, a da ne spominjemo čisto fizičku štetu. Jedan jak udarac može uzrokovati pojavu pukotine. I više nije moguće koristiti napukli izmjenjivač topline. Usput, lijevano željezo nije najjeftiniji materijal, što također treba uzeti u obzir.
Čelični izmjenjivač topline
Čelični izmjenjivači topline danas su najčešći iz razloga što je jednostavan. Čelik je najjeftiniji od gore navedenih materijala. A po svojim tehničkim karakteristikama ne zaostaje tako daleko od lijevanog željeza. Naravno, trajnost ovdje neće biti 50 godina, ali, recimo, 15 godina, ne više.
Ako se koristi čelik niske kvalitete, tada ćete morati promijeniti takav izmjenjivač topline nakon 5 godina. Razlog tome je prilično brzo izgaranje materijala pod utjecajem visokih temperatura. Pa, činjenica da se čelik boji hrđe (korozivnih procesa) poznata je čak i maloj djeci. Ova činjenica također utječe na trajnost materijala.
Ovo se pitanje nužno postavlja među onima koji prvi odaberu kotao za grijanje.
Ako prostor dopušta, na prvi pogled, poželjniji je izmjenjivač topline od lijevanog željeza. Ali ovo je samo na prvi pogled. Pogledajmo neke od zabluda koje navode ljude da se odluče za glomazni, skupi i teški podni kotao od lijevanog željeza, a zanemaruju lagane zidne bojlere, koji su također jeftiniji. Pritom se nećemo usredotočiti na psihologiju takvog izbora.
- Glavni argumenti zagovornika lijevanog željeza:
- Jednostavan za instalaciju i puštanje u rad.
- Potrošnja plina kotla od lijevanog željeza je ista kao i kod zidnog, budući da je učinkovitost kotlova ista.
- Takvi kotlovi su jeftiniji za rad (nema potrebe povremeno ispirati izmjenjivač topline).
- Izmjenjivač topline od lijevanog željeza nije podložan koroziji.
- Kotao će trajati 50 godina ili više.
Točka jedan.
Na prvoj točki. Lijevano željezo je vrlo osjetljivo na promjene temperature. Stoga je vrlo važno pravilno projektirati priključak takvog kotla. Na primjer, sastavljanje sustava grijanja ni u kojem slučaju se ne smije izvoditi prije kotla. Razlika između dovoda i povrata ne smije biti veća od 20°C, da bi se osigurao ovaj parametar potrebno je osigurati sustav za automatsko miješanje vode od dovoda do povrata. Odabir cirkulacijske crpke igra važnu ulogu. Mora u potpunosti odgovarati kotlu, inače će se kotao ili pregrijati ili će se često paliti i gasiti. I jedno i drugo je neprihvatljivo.
Zidni kotao se ne boji promjena temperature. Dopunski ventil za mnoge zidne modele već je predviđen u dizajnu kotla, kao i cirkulacijska pumpa, koja je odabrana pri projektiranju kotla i u potpunosti je u skladu s izračunatim parametrima.
Točka dva.
Činjenica je da putovnica pokazuje vrijednosti učinkovitosti kotla kada radi u idealnim uvjetima. Oni. temperatura vode u kotlu je 60°C, nema naslaga na izmjenjivaču topline, nema čađe ili kamenca. S povećanjem ili smanjenjem temperature vode za grijanje, učinkovitost će se smanjiti, budući da će se u prvom slučaju sa smanjenjem temperaturne razlike smanjiti prijenos topline, u drugom slučaju će dimni plinovi biti hladniji, što dovest će do smanjenja potiska i nedovoljnog sagorijevanja plina.
Za suzbijanje ove pojave dizajnirani su modulirajući (s promjenjivim protokom plina) plamenici. U kotlovima s izmjenjivačem topline od lijevanog željeza postoje plamenici s podešavanjem snage od 70 do 100%, au kotlovima s bakrenim izmjenjivačem topline - od 30 do 100%. Kao rezultat toga, učinkovitost zidnog kotla u stvarnim uvjetima veća je od one od lijevanog željeza.
Osim toga, velika masa kotla i veliki volumen vode u njemu dovode do velike toplinske inercije sustava u cjelini. Takav sustav se dugo zagrijava i dugo se hladi; kada se promijeni način grijanja, kotao ili miruje dulje vrijeme ili radi sa smanjenom učinkovitošću. Treba napomenuti da vrijeme zastoja kotla, paradoksalno, povećava potrošnju plina općenito. To se događa zato što se zrak u komori za izgaranje zagrijava iz izmjenjivača topline, stvara se propuh kroz dimnjak i zagrijani zrak juri u atmosferu, oduzimajući toplinu iz sustava grijanja.
Točka tri.
Ovdje su u pravu. Nema smisla prati izmjenjivač topline od lijevanog željeza s priključnim dimenzijama 2 "na terenu. Kamenac će i dalje ostati na zidovima. Ali treba imati na umu da taloženje 1 mm sedimenta na stijenkama izmjenjivača topline smanjuje performanse kotla za 5%, dok nećete ništa primijetiti, smanjenje učinkovitosti može se instalirati samo uz pomoć uređaja. U bakrenom izmjenjivaču topline, brzina protoka će se smanjiti s rastom takvog sloja naslaga, što će signalizirati potrebu za održavanjem.Potrošivši 1 - 2 tisuće rubalja, potpuno ćete vratiti rad kotla.
Četvrta točka.
Ovo je također točno. Iako ako ne isperete kotao, naslage unutar izmjenjivača topline će uzrokovati neravnomjerno hlađenje zidova vodom, što zauzvrat dovodi do toplinske deformacije lijevanog željeza, što može dovesti do stvaranja pukotina.
Točka peta.
Da. Kotao od lijevanog željeza može raditi 50 godina, a zidni samo 15. Samo tehnologija i zakonska regulativa ne miruju. Tko zna hoće li za 10 godina svi kotlovi osim kondenzacijskih biti zabranjeni?
