Пластинчатые теплообменники принцип работы, технические характеристики, схема для отопления

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.

Заключение

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.

Обеспечить себе в доме или квартире горячее водоснабжение можно многими способами и непосредственный нагрев, например прямоточным электронагревателем или бойлером – не самый эффективный способ. В простоте и надежности отлично зарекомендовал себя пластинчатый теплообменник ГВС. Если есть источник тепла, например автономное отопление или даже централизованное, то тепло для нагрева воды вполне разумно взять от них, не тратя дорогостоящее электричество для этих целей.

Содержание

Устройство и принцип работы

Пластинчатый теплообменник (ПТО) обеспечивает переход тепла от нагретого теплоносителя холодному, при этом не перемешивая их, развязывая два контура между собой. Теплоносителем может быть пар, вода или масло. В случае с горячим водоснабжением чаще источником тепла является теплоноситель системы отопления, а нагреваемой средой – холодная вода.

Конструктивно теплообменник представляет собой группу гофрированных пластин, собранных параллельно друг другу. Между ними образуются каналы, по которым течет теплоноситель и нагреваемая среда, притом послойно они чередуются между собой, не перемешиваясь при этом. За счет чередования слоев, по которым текут жидкости обоих контуров, увеличивается площадь теплообмена.

Схема работы теплообменника

Гофрирование чаше выполняется в виде волн, притом ориентированных так, чтобы каналы одного контура располагались под углом к каналам второго контура.

Подключение входов и выходов делаются так, чтобы жидкости текли навстречу друг другу.

Поверхность и материал пластин подбирается исходя из требуемой мощности теплообмена, вида теплоносителя. В особенно эффективных и продуманных теплообменниках поверхность формуется для возбуждения завихрений возле поверхности пластины, повышая теплообмен, не создавая сильного сопротивления общему току.

Теплообменник включается между двумя контурами:

Последовательно к системе отопления или параллельно с наличием регулирующей арматуры.
К входу от холодного водопровода и выходом к потребителю ГВС.

Холодная вода, протекая через теплообменник нагревается за счет тепла от системы отопления до требуемой температуры и подается на кран потребителя.

Основные характеристики пластинчатого теплообменника:

Мощность, Вт;
Максимальная температура теплоносителя, оС;
Пропускная способность, производительность, литры/час;
Коэффициент гидравлического сопротивления.

Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин.

Максимальная температура задается подбором материалов и способом соединения пластин и корпуса теплообменника.

Пропускная способность повышается с увеличением числа пластин, так как они подключаются фактически параллельно, то каждая новая пара пластин добавляет дополнительный канал для тока жидкости.

Коэффициент гидравлического сопротивления важен при расчете нагрузки на систему отопления, где от этого зависит выбор циркуляционного насоса, немаловажен и для других источников тепла. Зависит от типа гофрирования пластин и размера сечения каналов и их количества.

Именно по этим параметрам подбирается в итоге теплообменник для конкретной ситуации. Чаще всего пластинчатые теплообменники имеют разборную конструкцию, в которой можно наращивать или уменьшать число пластин и выбирать их тип и размер. Мощность и производительность теплообменника должно хватать для того, чтобы нагреть проточную холодную воду, и при этом не создать критической нагрузки на систему отопления.

Для наиболее востребованных случаев, каким является обеспечение горячей водой частного хозяйства, дома или квартиры производятся готовые теплообменники с постоянными характеристиками.

Расчет

Выбор подходящего теплообменника сложно выполнить, оперируя только одной лишь его мощностью или пропускной способностью. Эффективность подготовки ГВС зависит и от состояния теплоносителя в первом контуре и во втором, от материала и конструкции теплообменника, скорости и массовой части теплоносителя, проходящего в единицу времени через пластинчатый теплообменник. Однако, естественно следует предварительно выполнить расчет, позволяющий прийти к определенному сочетанию мощности и производительности для выбора подходящей модели.

Базовые данные необходимые для расчета:

Тип среды в обоих контурах (вода-вода, масло-вода, пар-вода)
Температура теплоносителя в системы отопления;
Максимально допустимое снижение температуры теплоносителя после прохождения теплообменника;
Начальная температура воды, используемой для ГВС;
Требуема температура ГВС;
Целевой расход горячей воды в режиме максимального потребления.

Кроме этого в формулах для расчета задействована удельная теплоемкость жидкости в обоих контурах. Для ГВС используется табличное значение для начальной температуры воды, чаще +20оС, равное 4,182 кДж/кг*К. Для теплоносителя следует отдельно находить значение удельной теплоемкости, если в его составе имеется антифриз или другие присадки для улучшения его качеств. Аналогично для централизованного отопления берется приблизительное значение или фактическое на основании данных теплокоммунэнерго.

Целевой расход определяется количеством пользователей для горячей воды и количеством устройств (краны, посудомоечная и стиральная машинка, душ), где она будет использована. Согласно требованиям СНиП 2.04.01-85 необходимы следующие значения расхода горячей воды:

для раковины – 40 л/ч;
ванная – 200 л/ч;
душевая – 165 л/ч.

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. Для посудомоечной и стиральной машинки значения берутся из паспорта и инструкции и только при условии, что они поддерживают использование горячей воды.

Второе базовое значение – это мощности теплообменника. Рассчитывается исходя из полученного значения расхода жидкости и разницы температур воды на входе в теплообменник и на выходе.

P = m * С *Δt,

где m – расход воды, С – удельная теплоемкость, Δt – разница температур воды на входе и выходе ПТО.

Для получения массового расхода воды следует расход, выраженный в л/ч умножить на плотность воды 1000 кг/м3.

КПД теплообменников оценивается на уровне 80-85%, и многое зависит от конструкции самого оборудования, так что полученное значение следует разделить на 0,8(5).

С другой стороны ограничением по мощности будет расчет, выполненный со стороны первого контура с теплоносителем, где, используя уже разницу допустимых температур для системы отопления, получаем максимально допустимый забор мощности. Конечный результат будет компромиссом между двумя полученными значениями.

Если забора мощности для нагрева нужного количества горячей воды не хватает, то разумнее использовать две ступени подогрева и, соответственно, два теплообменника. Мощность распределяется между ними поровну от требуемого расчета. Одна ступень выполняет предварительный нагрев, используя в качестве источника тепла обратку отопления с пониженной температурой. Второй ПТО уже нагревает окончательно воду за счет горячей воды с подачи отопления.

Схема обвязки

Подключают теплообменник к системе отопления несколькими способами. Самый простой вариант с параллельным включением и наличием регулировочного клапана, работающего от термоголовки.

Обязательными являются запорные шаровые вентили на всех выводах теплообменника, чтобы иметь возможность полностью перекрыть доступ жидкости и обеспечить условия для демонтажа оборудования. Регулировкой мощности и, соответственно, нагревом горячей воды должен заниматься клапан с управлением от термоголовки. Клапан устанавливается на подводящую трубу от отопления, а датчик температуры на выход контура ГВС.

При цикличной организации ГВС с наличием накопительной емкости устанавливается дополнительно тройник на входе нагреваемого контура для включения холодной водопроводной воды и обратки по ГВС. Избежать ненужного тока в обратном направлении в ветке горячей и холодной воды не даст обратный клапан.

Недостатком этой схемы является сильно завышенная нагрузка на систему отопления и неэффективный нагрев воды во втором контуре при большем перепаде температур.

Гораздо продуктивнее и надежнее работает схема с двумя теплообменниками, двухступенчатая.

1 – пластинчатый теплообменник; 2 – регулятор температуры прямого действия: 2.1 – клапан; 2.2 – термостатический элемент; 3 – циркуляционный насос ГВС; 4 – счетчик горячей воды; 5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

Идея заключается в использовании двух теплообменников. В первой ступени используется с одной стороны обратка системы отопления, а с другой холодная вода из водопровода. Это дает предварительный нагрев примерно на 1/3 или половину от необходимой температуры, при этом не страдает обогрев дома. Включение контура выполняется последовательно с байпасом, на котором уже закреплен игловой вентиль, с помощью которого регулируется объем теплоносителя.

Второй ПТО, вторая ступень, подключаемая параллельно системе отопления – это с одной стороны подача горячего теплоносителя от котла или котельной, а с другой уже подогретая на первой ступени вода ГВС.

Регулировкой первой ступени заниматься нет нужды. Устанавливаются лишь шаровые вентили на все четыре отвода и обратный клапан на подачу холодной воды.

Обвязка второй ступени идентичная параллельному подключению за исключением того, что вместо холодной воды подключается уже подогретая вода с первой ступени.

Схема подключения ПТО

Схема подключения пластинчатого теплообменника имеет несколько вариантов для выбора:

Параллельная;
Двухступенчатая смешанная;
Последовательная.

Монтаж параллельного варианта подключения ПТО требует установки регулятора температуры. Достоинства такого типа подключения являются:

малогабаритность, экономия места в помещении;
доступная цена;
простой проект.

Что касается недостатков, то они следующие:

не подогревается вода;
не экономичный в расходе теплоносителей.

Монтаж двухступенчатого подключения ПТО так же имеет две стороны: положительную и отрицательную. Установка пластинчатого теплообменника таким способом экономит теплоноситель почти наполовину. В такой схеме холодный поток подогревается теплом обратного теплоносителя. Отрицательной стороной является дороговизна оборудования и монтаж, ведь требуется подключение не одного, а двух теплообменников, чтобы получить горячую воду.

Рис. 4 Сварной ПТО

В последовательном варианте подключения поток проходит регулятором расхода и сквозь подогревательный элемент. После их смешивания, потоки направляются к системе отопления. Преимущество такой схемы: расход теплоносителя до 60% экономней от параллельной и до 25 от смешанной схемы подключения. Явный недостаток в отсутствии возможности автономного управления тепловым пунктом.

Преимущества монтажа ПТО

Совершение монтажа пластинчатого теплообменника имеет ряд плюсов. Основные достоинства:

в длительном сроке службы;
в высокой эффективности теплопередачи. ПТО, по расчету, имеет выше КПД и намного меньшую потребность в количестве теплоносителя;
в меньшей затрате на монтаж, эксплуатацию, ремонтные работы;
габариты и размеры прибора меньше.

Монтаж ПТО способствует появлению уверенности в том, что все оборудование теплового пункта будет работать с большей надежностью. Характеристика по тепловым и гидравлическим качествам конструкции ПТО имеет высокий показатель. Эти свойства значительно понижают показатели по расходу любых видов теплоносителей. Энергия тепла экономиться минимум на 30%.

Монтаж оборудования могут проводить и специалисты, и владельцы своими руками. А предварительный расчет гарантирует экономность и надежность в системе.

Обвязка — теплообменники

При значительном расхождении температур ( свыше 10 С) в точках /, 2, 3, 4 определяют и устраняют причины неравномерного расхода теплоносителя через теплообменники. Причинами неразномерного расхода теплоносителя через теплообменники могут быть засо-ры трубок теплообменников, некачественная сварка в обвязке теплообменников.

В качестве хладоносителя используется охлажденная вода с температурой не ниже У С. Обвязка теплообменников осуществляется последовательно или смешанно по противоточной схеме. Методика проведения испытаний воздухоохладителей аналогична методике испытаний секций КТ.

Секции подогрева могут быть с обводным клапаном и без него. С помощью обводного клапана часть воздуха пропускается мимо теплообменников, за счет чего снижается теплопроизводительность секции. В зависимости от располагаемого давления теплоносителя обвязка теплообменников трубопроводами осуществляется по параллельной, смешанной и последовательной схемам.

Шинные заводы ( заводы РТИ в меньшей мере) являются крупными потребителями теплоты в виде пара для технологических нужд: на 1 т резины расходуется несколько тонн пара. В основу схемы положены решения, резко сокращающие количество пролетного пара, и каскадная обвязка теплообменников.

Расчет поверхностных воздухоохладителей, питаемых холодной водой, состоит в определении их поверхности охлаждения, числа рядов труб по ходу воздуха, аэродинамического сопротивления и расхода воды. Выбор типа серийно выпускаемого воздухоохладителя производится на основании заданного количества воздуха. Например, если в воздухоохладителе должно обрабатываться 40 000 м3 / ч воздуха, то устанавливается воздухоохладитель КТ-40. При расчете воздухоохладителей известными являются начальные и конечные параметры воздуха: температуры tcl, tc2, энтальпии / ь / 2; влагосодержания db rf2 — Известна также начальная температура холодной воды / в.н. Конечная температура воды зависит от температуры точки росы обработанного в воздухоохладителе воздуха и от схемы обвязки теплообменников трубопроводами. При этой схеме обвязки теплообменников перепад между температурой точки росы воздуха, выходящего из воздухоохладителя, и конечной температурой воды на выходе из воздухоохладителя находится в пределах 0 7 — 1 5 С.

Схемы подключения

Мы постарались представить в этом разделе общую информацию, предназначенную преимущественно для проектировщиков. О том какие бывают схемы подключения теплообменников ГВС, их преимущества и недостатки, как совместить две ступени в моноблок, расположение патрубков, и некоторые другие вопросы освещены в этом разделе. Свои пожелания и предложения по улучшению статьи направляйте сюда.

Итак, рассмотрим основные схемы подключения теплообменников ГВС к тепловым сетям. Также некоторую информацию Вы можете почерпнуть из статьи, расположенной в разделе Скачать.

Существуют 3 основные схемы присоединения:

— параллельная;

— двухступенчатая смешаная;

— двухступенчатая последовательная;

Рассмотрим каждую схему по отдельности:

1. Параллельная. Обязательна установка регулятора температуры.

Подключение теплообменника ГВС по параллельной схеме (с циркуляцией)

Плюсы:

+ самая простая и наиболее дешевая схема;

+ занимает мало места;

Минусы:

— не экономичная схема (нет подогрева холодной воды);

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

Условные обозначения:

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.1 – клапан;

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

2. Двухступенчатая смешаная. Обязательна установка регулятора температуры.

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой смешаной схеме

Плюсы:

+ экономичная схема, т.к. используется тепло обратной воды после системы отопления в теплообменнике 1 ступени;

Минусы:

— почти в 2 раза дороже параллельной;

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

Условные обозначения:

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.1 – клапан;

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

С целью удешевления этой схемы возможно применение теплообменника — моноблока, который объединяет в себе 1 и 2 ступени:

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой смешаной схеме (моноблок)

Плюсы:

+ занимает мало места;

Минусы:

— Несколько дороже параллельной, но существенно дешевле (1ст + 2ст);

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

Условные обозначения:

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.1 – клапан;

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

3. Двухступенчатая последовательная. Обязательна установка регулятора температуры.

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой последовательной схеме

Плюсы:

Минусы:

— почти в 2 раза дороже параллельной;

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

Условные обозначения:

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.1 – клапан;

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

С целью удешевления этой схемы также возможно применение теплообменника — моноблока:

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой последовательной схеме (моноблок)

Плюсы:

+ занимает мало места;

Минусы:

— несколько дороже параллельной, но существенно дешевле (1ст + 2ст);

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

Условные обозначения:

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.1 – клапан;

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

Системы вентиляции с рекуперацией тепла становятся все более популярными. Один из интересных видов теплообменников — гликолевый рекуператор. Этот вид рекуперации привлекает тем, что может соединить две системы вентиляции — приточную и вытяжную. При этом есть возможность подключения нескольких каналов даже при удалении друг от друга.

Что из себя представляет гликолевый рекуператор воздуха?

Это устройство, перерабатывающее тепловую энергию посредством циркуляции в системе незамерзающей жидкости. В качестве такой жидкости может использоваться антифриз или раствор этиленгликоля с водой.

Два теплообменника соединяются между собой замкнутым контуром, по которому передается гликолевый раствор. Загрязнения и запахи из потоков не перемешиваются между собой и не передаются благодаря замкнутому контуру.

Как работает: принцип действия и устройство

Рассмотрим устройство и принцип работы гликолевого рекуператора.

Два теплообменника соединены между собой в замкнутую систему, по которой совершает циркуляцию теплоноситель (водно-гликолевый раствор).
Первый теплообменник забирает тепло из потока приточного воздуха и с помощью раствора перемещает тепло во второй теплообменник.
Здесь антифриз отдает тепло приточному воздуху.
В теплое время года энергию рекуператора можно использовать не на обогрев, а на кондиционирование воздуха.

Важно: теплообменники устанавливаются в противоточном режиме относительно воздушного потока. При прямоточном подключении результативность их работы снижается.

При использовании в холодное время года на бойлере вытяжного канала может образоваться конденсат. Для него необходимо оборудовать емкость для сбора и отвода конденсата.

Помимо этого, за теплообменником устанавливают каплеуловитель, чтобы капли влаги не попадали в воздушный поток. Фильтр грубой очистки воздуха, помещенный в вентиляционный канал приточного теплообменника, предотвратит загрязнение воздуха.

Как выглядит?

Когда и для чего нужен?

Существуют сферы, где гликолевый рекуператор активно применяется.

В двухконтурных системах.
В случаях, когда приточный и выходящий потоки не должны перемешиваться.
При взаимодействии со взрывоопасными газами.
На больших площадях торговых центров и различных производственных помещений, где на разных участках должна поддерживаться разная температура воздуха.

Часто такое оборудование применяется в регионах с низкими температурами воздуха, так как раствор гликоля не замерзает.

Использование рекуператора позволяет объединить в одно целое две вентиляционные системы, в которых потоки воздуха не соприкасаются.

Возможности гликолевого рекуператора:

Можно подсоединить несколько притоков в одну вытяжку и наоборот.
Между притоком и вытяжкой может быть значительное расстояние — до 800 метров.
Автоматическая регуляция системы.
Использование в морозы, так как система не замерзает благодаря антифризу или гликолевому раствору.
Приточная и вытяжная системы не смешиваются, между ними отсутствует влагообмен.

Отзывы о гликолевых рекуператорах воздуха: плюсы и минусы

По мнению пользователей, использование гликолевого рекуператора имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества	Недостатки
Возможность удаленного расположения теплообменников.	Низкий КПД.
Использование системы в зимний период, так как теплоноситель не замерзает.	Требуется индивидуальный расчет.
Отсутствие подвижных частей, что существенно снижает риск поломок.	Затраты на электроэнергию, необходимую для работы насоса.
Регулировка скорости воздушного потока.	Узел обвязки включает в себя контрольно-измерительные устройства, которые требуют грамотного технического обслуживания.
Возможность использования нескольких приточных и вытяжных потоков.
Потоки воздуха входящего и выходящего воздуха не смешиваются.
Срок окупаемости системы — от 0,5 до 2 лет.

Узел обвязки с наличием дополнительного оборудования

Поскольку гликолевый рекуператор состоит из двух теплообменников, то именно для их соединения и служит смесительный узел. Он регулирует потоки незамерзающей жидкости в контуре и обеспечивает необходимый расход тепловой энергии, чтобы максимально передать тепло от вытяжного воздуха приточному.

Узел обвязки предназначен для правильной работы приточно-вытяжной системы вентиляции с гликолевым рекуператором. Он включает в себя необходимые элементы, которые нужны для работы системы. В состав узла обвязки гликолевого рекуператора входят:

трехходовой клапан,
электропривод,
насос,
грязевик,
обратный клапан,
шаровые краны,
термоманометры,
расширительный бачок,
сливной кран,
воздухоотводчик.

Каждый элемент выполняет свою функцию, создавая необходимый расход теплоносителя.

Трехходовой клапан регулирует максимальную производительность посредством смешивания в нужном количестве потоков гликоля. В случае переохлаждения одного из теплообменников, он добавляет в контур более нагретую жидкость, чтобы не допустить обмерзания калорифера.
Циркуляционный насос обеспечивает необходимый расход пропиленгликоля, нужный для передачи тепла.
Электропривод позволяет регулировать степень открытия и закрытия трехходового крана.
Термоманометры позволяют следить за состоянием температуры и давления на разных участках системы.

В состав узла входит так называемая группа безопасности. В нее входят:

воздухоотводчик,
расширительный бак,
предохранительный клапан.

Они также имеют свои функции.

Узел безопасности

Воздухоотводчик автоматически выводит воздух, попавший в контур при его заполнении.
Расширительный бак необходим для компенсации излишка жидкости в системе при резком изменении температуры.
Предохранительный клапан необходим для безопасности. Он срабатывает в случае повышения давления выше заданного.

В систему входит сливной кран для быстрого слива жидкости.

Шаровые краны устанавливаются для того, чтобы производить замену некоторых элементов, не сливая всю систему, а просто перекрыв ее.

Обычно узел обвязки ставится на вентиляционные системы средней и большой производительности от 5000 до 100000 м³/час. Для удобного и быстрого соединения элементы могут связаны между собой гофрированными гибкими подводками.

Правильно собранный и установленный узел обвязки позволяет

значительно повысить КПД рекуператора,
предотвратить его обмерзание.

Что учитывать при выборе?

При выборе и установке гликолевого рекуператора нужно учитывать некоторые факторы.

Величина площади обслуживания системы вентиляции.
Необходимый расход теплоносителя (учитывается плотность раствора гликоля).
Расчет КПД и затрат энергии.
Обязательно наличие регулярного технического обслуживания.

Расчет КПД и энергоэффективности для выбора оптимального оборудования

Чтобы с максимальной эффективностью использовать оборудование, необходимо сделать расчет КПД и тепловой энергии. Этим занимаются специальные фирмы. Но можно произвести такой расчет и самостоятельно, по формуле расчета для гликолевых рекуператоров.

Затраты энергии, необходимой для нагрева или охлаждения приточного воздуха, рассчитываются по формуле:

Q = 0,335*L*(t_кон — t_нач),

где:

0,335 — постоянный коэффициент,
L — расход воздуха,
t_нач — температура входящего воздуха,
t_кон — температура выходящего воздуха.

Например, расход воздуха вентиляционной системы — 10000 м³, температура входящего воздуха — 20 ^оС, температура на выходе — +20^оС. Произведем необходимый расчет: Q = 0,335*10000*(20-(-20)) = 134000Вт.

Для расчета энергоэффективности рекуператора используют формулу:

E = Q*n,

где:

Q — затраты энергии на охлаждение или нагрев воздуха,
n — ожидаемый КПД рекуператора.

Например, Е = 134000*60% = 80400 Дж.

Несмотря на то, что показатели эффективности и КПД гликолевого рекуператора не так высоки, как у других видов рекуператоров, эти приборы очень востребованы.

Особенно они необходимы при работе с взрывоопасными газами, при минусовой температуре, при удаленности приточной и вытяжной вентиляции друг от друга, когда потоки воздуха не должны смешиваться.

Грамотно сделанный индивидуальный расчет поможет повысить КПД рекуператора и его эффективность. Установка рекуперации позволяет экономить средства и за короткое время полностью себя окупает.

Мар 13, 2018Используемые источники:

https://cotlix.com/plastinchatyj-teploobmennik-dlya-otopleniya
https://udobnovdome.ru/plastinchatyj-teploobmennik-gvs/
https://vse-otoplenie.ru/obvazka-teploobmennika
http://teplotehniktt.ru/shemi-podkluchenija-teploobmenniki
https://ventilsystem.ru/klimaticheskaya-texnika/rekuperator/glikolevyj-rekuperator.html