Котел с медным теплообменником. Медный газовый котел

Теплообменник для газового котла: виды и принцип работы

Теплообменник для газового котла отопления — это конструкция первой важности, внутри которой движется теплоноситель . Приспособление ставится внутри камеры сгорания, где и происходит нагрев исходящим потоком теплоэнергии, когда сжигается природный газ. Поэтому эффективность работы котла во многом зависит от состояния установленного в нём теплообменника.

Современный стальной теплообменник для газового котла

Теплообменники для газового котла. Классификация

Существуют различные классификации теплообменников для газового котла.

Согласно назначения:

• нагревательные;
• испарительные;
• конденсирующие;
• охлаждающие теплообменники.

По материалу изготовления:

• стальные;
• чугунные;
• медные;
• из нержавейки (для котельного оборудования);
• из сплавов алюминия (для котельного материала).

По способу передачи тепла жидкости теплообменников:

• первичные;
• вторичные;
• совмещённые (битермические).

Рассмотрим некоторые классификации подробнее.

Стальной

Является самым распространённым вариантом. Это обусловлено доступностью стали и её лёгкой обработкой, и, как следствие, низкой себестоимостью. Теплообменники из стали имеют свои отличия. Они характеризуются пластичностью и долговечностью. При контакте с высокой температурой, пластичность играет первостепенную роль. Именно она не позволяет образовываться трещинам, когда внутри металла в месте прямого действия создаются тепловые напряжения.

К минусам стальных теплообменников можно отнести коррозию, которая неизбежна для металлов. Естественно, этот процесс разрушения сокращает срок службы теплообменника. К тому же коррозия может проявляться и на внешней стороне устройства, и на внутренней.

Еще один их недостаток в том, что они имеют большой размер, вес и это, ко всему, увеличивает расход топлива на нагрев большого количества теплоносителя . Это происходит потому, что производители (чтобы достичь высокой степени инертности ) увеличивают размеры внутренних полостей теплообменника, а также толщину его стенки.

Чугунный

Отличие газового котла с чугунным теплообменником от стального в том, что он при контакте с водой не подвергается ржавлению. Это позволяет ему продлить срок службы. Однако теплообменники из чугуна требуют тщательного ухода.

Пример чугунного теплообменника

Одно из свойств этого металла – хрупкость. Из-за накипи может происходить неравномерный прогрев, что приводит к трещинам в нём.

Выход – промывка. Это важный элемент эксплуатации газового котла. Обычно, если используется проточная вода (в качестве теплоносителя), то промывку производят один раз в год. Если антифриз , то раз в два года. Если же вода очищенная, то один раз в четыре года.

Медный

Достоинств у теплообменника из меди больше, чем недостатков. Этот металл имеет небольшой вес, он компактен, обладает небольшой вместительностью. Он не поддаётся процессу коррозии и требует меньше топлива для нагрева. Это предоставляет медному теплообменнику большое преимущество. Несмотря на всё это, он имеет высокую цену и достаточно ненадёжен при нагреве элемента.

Теплообменники из меди свойственны для настенных газовых котлов импортного производства. Отечественные же производители предпочитают использовать теплообменники из стали.

Теплообменник из меди

Первичный

Деталь имеет вид большой трубы, изогнутой в форме змеевика. Изготавливается она из металлов, не поддающихся ржавчине (меди, нержавеющей стали). К тому же в плоскости находятся и различного размера пластины.

Чтобы защитить рабочие поверхности от коррозии, их покрывают специальной краской.

Устройство газового котла

Принцип работы теплообменника в данном случае заключается в передаче энергии от газа к самому теплоносителю . Мощность теплообменника зависит от длины трубы, а также от количества «рёбер».

На работу детали негативно могут повлиять как внешние факторы (копоть, грязь), так и внутренние (отложение солей). Это может привести к сбою в процессах циркуляции в носителе тепла и уменьшению теплопроводности стен устройства.

Техобслуживанию первичного теплообменника нужно уделять должное внимание, вовремя проводить промывку и очистку.

Не помешает дополнительно приобрести для него , которые увеличивают срок службы газового котла и защищают теплообменник от негативных воздействий и различных накоплений.

Вторичный или горячего водоснабжения (ГВС)

В отличие от первичного теплообменника, во вторичном наличествуют специальные пластины, соединённые друг с другом. Производятся они обычно из нержавеющей стали.

Вторичный теплообменник для газового котла благодаря большому участку для теплообмена и своей хорошей теплопроводности обеспечивает нужный теплообмен . Как следствие, процесс появления коррозии на стенках такого теплообменника значительно замедляется. В таком типе теплообменника передача энергии происходит от жидкости к теплоносителю. Сила устройства напрямую зависит от площади теплообмена и количества специальных пластин.

Совмещённый (битермический)

Битермический теплообменник газового котла

В таком теплообменнике своя особенность – двойной обмен тепла, а именно от теплоносителя к воде и от газа к теплоносителю. В трубе извне подогревается вода для системы отопления, в то время как внутренний отдел готовит воду ГВС .

Совмещённые теплообменники для котлов имеют одно несомненное преимущество — упрощённая конструкция. Здесь нет потребности во вторичном теплообменнике и , что делает котёл дешёвым и в то же время компактным и надёжным.

Недостатком является низкая мощность в режиме ГВС.

Важнейшим конструкционным элементом отопительных котлов являются теплообменники. Экономические и экологические характеристики теплогенераторов во многом определяются геометрическими параметрами и материалом, из которого изготовлены теплообменники.

Один из видов теплообменных аппаратов изготавливается из меди. Их положительными качествами являются: небольшой вес, стойкость к коррозии, компактность. На рынке теплогенераторов представлен целый ряд моделей с медными теплообменниками.

Frisquet (Франция) – надёжное и долговечное отопительное оборудование

Высокие теплотехнические характеристики агрегатов Frisquet во многом объясняются использованием жаротрубного теплообменника, изготовленного из меди. Этот благородный материал обладает наивысшим коэффициентом теплопроводности и теплопередачи, а также прекрасными антикоррозионными характеристиками.

Отопительное оборудование Frisquet оснащено трубчатым теплообменником, изготовленным по технологии, которая применяется в промышленных теплогенераторах. Использование этой технологии обеспечивает высокую производительность, простоту эксплуатации и долговечность теплообменников и самих агрегатов. Увеличение поверхности теплообмена достигается наличием встроенных дымогарных трубок. По каждой трубке передаётся отходящий газ, а внешняя поверхность трубок соприкасается с водой.

Такая конструкция обеспечивает возможность работы при низких температурах воды. В каждой из трубок находится турбулизатор, изготовленный из нержавеющей стали, легированной титаном. Турбулизатор обеспечивает распределение и охлаждение отходящих газов.

Агрегаты этой фирмы имеют срок эксплуатации, который примерно в два раза выше, чем срок службы котлов с оребрением. Такой эффект достигается с помощью простой и надёжной технологии изготовления теплообменника и использованию меди.

Примерная стоимость отопительных установок Frisquet мощностью 23 кВт составляет почти три тысячи долларов.

Модели отопительных агрегатов с медными теплообменниками

Высокоэффективные теплообменники из меди используют в газовых отопительных агрегатах BAXI COPPER и итальянских моделях Hermann Habitat.

Модульные российского производства «СТГ-Классик» и «СТГ-премьер» оснащены современными биметаллическими медно-чугунными теплообменниками. Теплообменный аппарат представляет собой конструкцию с медными оребрёнными трубами, соединёнными двумя кольцевыми коллекторами из чугуна. Такое устройство теплообменника обеспечивает хорошую передачу теплоты от сгорания топлива к воде, циркулирующей по трубам.

Это оборудование является идеальным вариантом для котельных, которые устраиваются на крыше домостроения.

Теплообменник - важный элемент современного оборудования для отопления помещений и нагрева воды. При выборе котла стоит учитывать, из какого металла он сделан, так как это напрямую влияет на срок его службы, эффективность, производительность и технические характеристики в целом.

Преимущества медного теплообменника

В газовых водогрейных котлах Гидроник , гдеиспользуются медные теплообменники , теплоноситель в системе проходит со скоростью 2,1 м/с. Быстро движущаяся жидкость выводит твердые частицы из труб, что предотвращает появление накипи и образование засоров из механических отложений. Также это обеспечивает постоянный КПД котла и позволяет использовать теплоноситель с любыми химическими характеристиками.

Газовый котел , в который установлен медный теплообменник , имеет ряд других преимуществ:

• Теплообменник из меди имеет компактные размеры и маленький вес. По сравнению со стальными или чугунными, такие котлы в 2-3 раза меньше и легче;
• Как металл, медь практически не поддается коррозии;
• Медный теплообменник обладает малой инертностью, за счет чего быстро подогревается и так же быстро остывает. Равномерный нагрев приводит к полному отсутствию механических напряжений в трубах (сжатие, растяжение, образование разрывов);
• Легко поддается ремонту и замене комплектующих деталей;
• Из-за малой емкости не требует большого количества теплоносителя, что существенно экономит бюджет;
• Абсолютно взрывобезопасен.

Котельное оборудование с медными теплообменниками от «ГИДРОНМАШ»

Компания «ГИДРОНМАШ» совместно с американской компанией «Laars Heating Systems» проектируют, изготавливают и производят монтаж газового водогрейного оборудования. Все аппараты могут использоваться для автономного отопления и подачи горячей воды в здания, промышленные и жилые объекты, детские сады, школы, больницы и даже бассейны. По принципу установки котлы можно разделить на две группы:

• Газовые котлы с медным теплообменником становятся более компактными и легко проходят в дверные проемы. Именно поэтому их чаще всего используют в коммунальном хозяйстве.
• Напольный газовый котел с медным теплообменником - аппарат, который получил широкое применение в обогреве промышленных комплексов, заводов, тепличных хозяйств, административных зданий и т.д. Благодаря своему небольшому весу и габаритам, он устанавливается двумя специалистами в течение дня. Отсутствие необходимости в применении тяжелой грузоподъемной техники, сделало возможным производить его монтаж на крышах домов или высоких этажах.

Предлагается великое множество моделей отопительных агрегатов. Несмотря на такое разнообразие, конструктивно их можно разделить по виду камеры сгорания и материалу, из которого изготовлен теплообменник .

Существуют два основных вида камеры сгорания

Открытая камера сгорания - плюсы и минусы

Котлы с такой камерой знакомы практически всем. Воздух поступает в топку через специальные воздухозаборные отверстия в отопительном котлоагрегате, благодаря возникающей в нем при горении области разрежения. Теплообменник в такой камере, как правило, установлен над факелом.

К преимуществам котла с открытой камерой относят:

• малый уровень шума при работе
• достаточно, простая конструкция,
• простая установка
• несложное техническое обслуживание.

К недостаткам можно отнести:

• опасность возникновения пожара из-за наличия открытого огня,
• необходимость обязательной приточной вентиляции в месте, где теплогенерирующее устройство установлено.

Закрытая камера сгорания - плюсы и минусы

В таком виде отопительных котлов воздух подается принудительно с помощью специального электрического вентилятора. Сама топка напоминает бочонок с двойными стенками, между которыми находится теплоноситель, а в центре горит факел.

К преимуществам котла с закрытой камерой относят :

• Более высокий показатель КПД, что объясняется большим объемом теплообменника.

Также, по причине того что камера сгорания изолирована (закрыта) от помещения, где установлен такой котельный агрегат, то вероятность пожара равна нулю .

• Воздух в закрытую топку может поступать и прямо с улицы, но в случае сильных морозов его необходимо предварительно прогревать.

К недостаткам можно отнести

• Повышенная шумность
• большие затраты из-за работы вентилятора,
• возможность затухания теплового котла в случае отсутствия электричества,
• большая цена по сравнению с котлами атмосферного (открытого) вида.

Конструкция современных бытовых котлов

Конструкции современных бытовых котлов, предназначенных для автономного отопления устроены так, что большую их часть (до 85,0%) составляют поверхности теплообменника, который является его главным узлом. От того, какую форму он имеет, и какой материал был использован для его изготовления, прямо зависят такие показатели отопительного агрегата, как КПД, экономичность и экологическая чистота.

В настоящее время основными материалами, из которых изготавливаются теплообменники, являются -

• сталь
• чугун
• медь

Хотя уже стали появляться модели котельного оборудования, имеющие в своей конструкции теплообменники из алюминиевых сплавов и нержавеющей стали, рассматривать их не будем по причине единичности случаев.

Стальные теплообменники

Самыми простыми с точки зрения технологии изготовления являются отопительные агрегаты со стальными теплообменниками . Именно этот тип наиболее распространен среди отопительных устройств отечественного производства.

Позитивные стороны теплообменников из стали - это

• невысокая и доступная стоимость котлоустановок,
• а так же пластичные характеристики материала.

Последний показатель весьма важен для качественной и продолжительной работы отопительного прибора, так как при нагревании под действием огня горелки , стенки теплообменника подвергаются различным напряжениям, который могут привести к их деформации и даже образованию трещин.

Существенный недостаток стальных теплообменников - это губительное действие коррозии. При этом ей подвержена, как наружная, так и внутренняя его часть, приводящая со временем к его выходу из строя. Также отрицательным фактором использования стали для теплообменника является его сравнительно большой вес и объём, на нагрев чего будет расходоваться определенная часть газа , вследствие чего снижается КПД котла.

Чугунные теплообменники

В отличие от стального аналога чугунный теплообменник обладает высокой стойкостью к воздействию коррозии и большим сроком службы. Но с другой стороны чугун более требователен, как в процессе изготовления отопительного котла, так и при его эксплуатации. Например, если чугунный теплообменник будет неравномерно нагреваться (из-за накипи образовавшейся внутри его, по причине некачественной воды), то это приведет к образованию трещин и протеканию.

Также имеется возможность появления трещин в том случае, когда температура в зоне нагревания сильно отличается от показаний теплоносителя поступающего с обратного направления отопительной системы. Для избегания такой ситуации, схему отопления чугунного котла включают 4-х ходовой смесительный клапан, посредством которого добавляется горячая вода перед входом обратной линии в теплообменник. При соблюдении всех правил эксплуатации отопительное оборудование с чугунным теплообменником прослужит 20 и более лет.

В качестве минусы теплообменников из чугуна можно выделить основные - это высокая стоимость, образование трещин по причине некачественного теплоносителя и несоблюдения правил эксплуатации, большая инерционность из-за значительного объема и массы.

Медные теплообменники

Последним основным видом теплообменников является изделие из меди. Самые главные преимущества такого теплообменника - малый объём и масса (как следствие низкий показатель инерционности), высокая коррозионная стойкость, компактность конструкции котла. И хотя считали, теплообменник из меди недостаточно надёжен, но это уже не соответствует действительности, благодаря применению при его изготовлении современных технологий и оборудования.

Это недоверие проявилось из-за того, что медные теплообменники устанавливали в те же камеры сгорания, что и чугунные и стальные изделия. А так как такой интенсивный нагрев для меди был неприемлем, то теплообменники из нее быстро выходили из строя. Современные модели отопительных котлов с медными теплообменниками имеют уменьшенную почти втрое (до 30,0%) мощность пламени горелки. Поэтому при одинаковых показателях по мощности медные котлы считаются более экономичными, а по сроку эксплуатации почти равны чугунным моделям.

Газовый теплообменник - основной узел газового котла, но при этом чаще всего именно он первым выходит из строя в силу постоянных агрессивных нагрузок, которым подвергается при эксплуатации. В качестве ключевого элемента бойлера теплообменник обеспечивает передачу тепла от греющей субстанции нагреваемому носителю. Насколько агрессивны нагрузки, возникающие на него, оцените сами:

• Снаружи змеевик нагревается до высоких температур в результате сгорания газа. Нередко теплообменное оборудование выходит из строя именно из-за «прогорания».
• Изнутри на его стенки воздействует горячая вода, температура которой поднимается до 90 °C. В результате на них оседает накипь, диаметр труб сужается, ухудшаются эксплуатационные характеристики котла.
• Резкие температурные перепады также не проходят бесследно, нередко приводя к появлению трещин в металле.

Учитывая это, нужно выбирать бойлер, газовый теплообменник которого способен длительное время переносить такие нагрузки без разрушения. Рынок газового оборудования предлагает различные котлы широкого диапазона стоимости, но это не тот случай, когда низкая цена или эффектный дизайн должны стать факторами, предопределяющими выбор. Гораздо важнее, например, обратить внимание на вес котла. Тяжелые бойлеры служат намного дольше более легких моделей. Все очень просто - основной вес отопительного агрегата - свыше 90% - приходится на рекуператор, и чем бойлер тяжелее, тем толще стенки змеевика и тем дольше он проработает в системе отопления без ремонта. Не стоит выбирать и самый недорогие модели - велика вероятность того, что они в скором времени потребуют очистки труб для удаления со стен известковых отложений, а также замены отдельных комплектующих.

Газовые котлы с теплообменником имеют немало преимуществ: они экономичны, эффективны, комфортны в эксплуатации. Но в то же время использование газа в качестве топлива несет в себе определенные риски, и чтобы их минимизировать, надо грамотно выбрать все элементы системы отопления и качественно осуществить их монтаж.

Типы теплообменников для котла

Производители предлагают различное теплообменное оборудование, которое по способу теплопередачи делится на три типа:

Если вы хотите, чтобы купленный бойлер служил долго и эффективно, целесообразно перед его покупкой провести химический анализ воды, которую вы будете использовать в системе отопления дома, и выбирать модель, исходя из его результатов.

По материалу изготовления газовые рекуператоры бывают стальным, чугунным либо медным.

Стальной теплообменник

Широко распространенный вариант благодаря простоте изготовления и доступной цене. Теплообменники из стальных сплавов пластичны, достаточно прочны и устойчивы к механическим нагрузкам. При этом срок службы их невелик из-за часто возникающих коррозийных процессов, а эксплуатация требует повышенного расхода топлива для нагрева теплоносителя и поддержания штатного температурного режима.

Чугунный теплообменник

Не подвержен коррозии, следовательно, более долговечен, чем стальной. Требует особого внимания к условиям эксплуатации. Самое уязвимое место - граница между горячей и теплой частями рекуператора. Эксплуатационные ошибки повышают риск появления трещин в металле на этом участке. Чтобы такого не допустить, следует регулярно проводить промывку газового теплообменника. Минимизировать риски поможет и установка на обратке вблизи теплообменного узла трехходового крана-смесителя, предварительно смешивающего горячую и уже остывшую воду и подающего в полость жидкость умеренной температуры. Следует помнить, что котлы зарубежных производителей с рекуператорами из чугуна не адаптированы к российским условиям эксплуатации, поэтому очень уязвимы.

Медный теплообменник

К его достоинствам можно отнести малый удельный вес и небольшую вместительность устройства, компактность, устойчивость к коррозии, низкий расход топлива для нагрева до рабочей температуры. Основные минусы такого теплообменного оборудования - высокая стоимость и недостаточная надежность.

Промывка теплообменника продлит срок службы котла

Даже правильно выбранный котел может прослужить долго или не очень, в зависимости от того, каковы условия эксплуатации. Сегодня не приходится говорить о высоком качестве используемых в отопительных системах теплоносителях, поэтому продлить срок службы котла и газового теплообменника поможет своевременная и регулярная их очистка.

Промывка котла может осуществляться вручную, а также гидравлическим и химическим способами. В первом случае отложения удаляются при помощи скребков после вскрытия котла. Гидравлическая промывка осуществляется при помощи насоса, подающего в отопительный агрегат водопроводную воду под давлением, которая отслаивает отложения и при помощи шланга сбрасывается в систему канализации. При третьем варианте промывка осуществляется при помощи химических реагентов, размягчающих и разлагающих осадок на поверхностях пластинчатого теплообменника.