Теплообменники для систем отопления

Где применяются теплообменники в отоплении

Теплообменник в системе отопления — это разделитель сред между источником тепла (теплосеть, котёл, тепловой насос) и контуром радиаторов/тёплых полов/фанкойлов. Согласно СП 124.13330 и СП 41-101-95, в зданиях с присоединением к централизованным тепловым сетям применяется независимая схема через ПТО — это исключает попадание сетевой воды (с реагентами, шламом, повышенным давлением) во внутренний контур здания. Ниже — типовые объекты и характерные диапазоны мощностей.

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП)

ИТП — обвязка отопления одного здания (жилой дом, БЦ, школа, поликлиника). Мощность 50–2000 кВт. ПТО обеспечивает независимое присоединение по СНиП 41-01: первичный контур — теплосеть 150/70 °C или 130/70 °C; вторичный — внутренний контур здания 95/70 или 80/55 °C. Подробнее в статье Схема работы индивидуального теплового пункта и Принципы работы ИТП.

Центральный тепловой пункт (ЦТП)

ЦТП обслуживает группу зданий (микрорайон, промзона). Мощность 1–10 МВт. Здесь работают разборные ПТО большого формата — РИДАН НН, ЭТРА, КС, Alfa Laval M15/M30. Часто с резервированием 2×100% или 3×50% по группе отопления.

Котельные модульные и стационарные

В газовых, мазутных, угольных, биомассных котельных ПТО разделяет высокотемпературный «жёсткий» контур котла (часто с гликолем или подпиткой химводоподготовки) и контур потребителя. Мощность 100 кВт – 50 МВт. См. Теплообменник для котла.

Частные дома и коттеджи

5–50 кВт. Чаще всего паяные ПТО: разделение котёл/контур тёплых полов, контур радиаторов, защита бойлера. Подробно: ТО для отопления частного дома и Водяной теплообменник для отопления.

Бассейны, теплицы, ангары

Бассейны: 20–500 кВт, специфика — хлорированная вода, нужны титановые пластины (см. Теплообменники для бассейна). Теплицы — низкотемпературный контур почвенного обогрева 40/30 °C. Ангары и логистические комплексы — воздушно-водяные системы с фанкойлами или калориферами; ПТО разделяет первичный контур от ВОК.

Видно нелинейный масштаб: от частного дома до промышленного объекта тепловая мощность изменяется на 4 порядка. При этом конструктив пластинчатого ТО остаётся однотипным — масштабируется количеством и форматом пластин. Полный ассортимент по применению — Теплообменники для отопления.

Типы теплообменников для отопления

Для систем отопления применяются пять основных конструктивных типов ТО. Выбор определяется мощностью, давлением, требованиями к обслуживанию и бюджетом.

Разборные пластинчатые ПТО

Основа отопления зданий с мощностью от 100 кВт. Каркас из двух плит + набор пластин AISI 304/316L + резиновые уплотнения NBR/EPDM. Преимущества: разборка для чистки, наращивание мощности пакетом пластин, замена уплотнений раз в 7–10 лет. Давление до 25 бар, температура до 180 °C. Каталог: Пластинчатые теплообменники.

Паяные пластинчатые ПТО

Пакет пластин AISI 316 спаян медью (или никелем для аммиачных систем). Без уплотнений и каркаса. До 100 кВт оптимальны: компактные, дешёвые, не требуют ТО. Минус — не разбираются, при засорении меняются целиком. Подробно: Паяные теплообменники и обзор Сравнение паяных и разборных.

Кожухотрубные ТО

Классика — пучок трубок в кожухе. Применяются в котельных большой мощности, где есть риск гидроударов, при работе с паром, в системах с высоким содержанием механических примесей. По ГОСТ Р 55061 применимы давления до 40 бар. Минус — высокий вес и габариты. См. Кожухотрубные теплообменники.

Кожухопластинчатые

Гибрид: пакет пластин помещён в герметичный кожух. Применяется при работе с паром низкого давления и сложными средами. Сочетает компактность пластин с прочностью кожухотрубного исполнения.

Труба-в-трубе

Простейший тип. В отоплении встречается в малых установках, утилизации тепла канализации, теплицах с почвенным обогревом. Главное преимущество — самоочистка при работе с грязными средами.

Подбор по принципу работы и параметрам — Принцип работы теплообменника и Как выбрать теплообменник.

Температурные графики РФ

Температурный график — это утверждённая зависимость температур подачи Т1 и обратки Т2 от температуры наружного воздуха. По СП 124.13330 в РФ применяются шесть основных графиков. Знание графика — отправная точка для расчёта ПТО, потому что от ΔT прямо зависит требуемая площадь и стоимость ТО.

Важный принцип: чем меньше температурный напор между сторонами ТО (LMTD), тем больше нужна поверхность теплообмена, и тем дороже аппарат. Это объясняет, почему ТО для тёплых полов всегда больше и дороже, чем такой же по мощности для радиаторного контура. Расчёт по нескольким графикам — в статье Тепловой расчёт теплообменника.

Расчёт мощности теплообменника отопления

Тепловой расчёт ТО для системы отопления выполняется в три этапа: определение тепловых нагрузок здания, подбор расчётных параметров теплоносителя, выбор аппарата по специализированному ПО производителя.

Базовая формула

Пример: для здания 800 м² с удельным теплопотреблением 80 Вт/м² мощность отопления Q = 800 × 80 = 64 кВт. Если контур работает по графику 95/70 (ΔT = 25 K), расход воды G = Q/(c · ΔT) = 64000/(4187 · 25) = 0.611 кг/с = 2.2 т/ч.

Удельные теплопотери зданий по классам энергоэффективности

Согласно СП 50.13330 и СП 60.13330, для климата средней полосы РФ:

• Старый жилой фонд (до 1990) — 120–160 Вт/м²
• Стандартное жильё (1990–2010) — 80–120 Вт/м²
• Современное по СП 50.13330 (класс «С») — 60–80 Вт/м²
• Энергоэффективное (класс «В») — 40–60 Вт/м²
• «Пассивный дом» (класс «А+») — 15–25 Вт/м²
• Офисы и БЦ — 70–100 Вт/м²
• Промцеха неотапливаемые → дежурное 25–40 Вт/м²
• Бассейны и аквапарки — 250–500 Вт/м²

Запас по мощности

Обязательный коэффициент запаса для ТО отопления — 10–15% от расчётной нагрузки. Это компенсирует:

• отклонение фактической температуры теплоносителя от графика (особенно весной/осенью)
• постепенное загрязнение каналов пластин — fouling factor 0.00005–0.0002 м²·К/Вт
• возможность кратковременного форсажа в особо холодные периоды

Гидравлические потери (ΔP)

Стандартное проектное значение потерь напора — 20–60 кПа на каждый контур ТО отопления. Меньше — растёт цена ТО (нужно больше пластин с малой скоростью), больше — растёт энергопотребление циркуляционного насоса. Оптимум для отопления: 30–40 кПа.

Подробный алгоритм — Расчёт теплообменника. Заводская услуга подбора — бесплатно при заказе через ТПЛ-Сервис.

Материалы пластин для отопления

Материал пластины определяет коррозионную стойкость, диапазон температур и стоимость ТО. Для контуров отопления применяются 4 основных материала.

AISI 304 (08Х18Н10)

Стандартный материал для отопительной воды. Стойкость к хлоридам до 25 ppm. Покрывает 95% задач отопления в РФ — от ИТП до котельных. Толщина пластины 0.4–0.6 мм для разборных ПТО, 0.3–0.4 мм для паяных. Подробно: ТО из нержавеющей стали.

AISI 316L (03Х17Н14М2)

Молибденовая нержавейка для агрессивных сред: солевые растворы, морская вода в открытых системах, повышенная концентрация хлоридов до 200 ppm. В чистом отоплении применяется редко — для контуров с подпиткой солёной грунтовой воды или для теплосетей с высокой жёсткостью.

Титан Grade 1 (BT1-0)

Применяется в системах нагрева бассейнов (хлорированная вода), термальных источниках, морских системах. Стоимость в 2.5–3 раза выше AISI 316L. Для отопления зданий не используется. Каталог — ТО для бассейнов.

Hastelloy C-276 / SMO 254

Экзотика: химическая промышленность, утилизация тепла дымовых газов с кислотным конденсатом. В классическом отоплении не встречается.

Уплотнения NBR / EPDM

NBR (нитрильный каучук) — до 110 °C, для ГВС и низкотемпературных контуров. EPDM (этилен-пропиленовый) — до 150 °C, стандарт для отопления по графикам 130/70 и 150/70. Срок службы 7–10 лет, замена комплектом — Пластины и уплотнения.

Параметры выбора теплообменника

Подбор ТО для отопления — это балансировка шести взаимосвязанных параметров.

Decision tree — какой тип ТО под систему отопления

Схемы подключения теплообменника отопления

Способ обвязки определяет управляемость, надёжность и эксплуатационные издержки.

Двухтрубная независимая (стандарт ИТП)

Первичный контур (теплосеть) и вторичный контур (здание) — гидравлически развязаны через ПТО. По СП 124.13330 и СП 41-101-95 — основная схема для зданий с присоединением к городской сети. Преимущества: независимое регулирование, защита от шлама и реагентов теплосети, постоянное давление во внутреннем контуре. Минусы: дополнительный циркуляционный насос вторичного контура.

Прямоток vs противоток

В пластинчатых ТО для отопления — всегда противоток: подача греющей среды и обратка нагреваемой — с одной стороны аппарата. Это даёт минимальную LMTD и максимальный КПД при той же площади.

Элеваторная схема (устаревшая)

Зависимое присоединение через водоструйный элеватор. Без ПТО, без насоса вторичного контура. Применялась в советских ЦТП. Сейчас при реконструкции заменяется на независимую через ПТО — что даёт экономию 10–20% за счёт точного регулирования. См. Какой эффект даёт установка ИТП.

Параллельная и каскадная для ГВС

Если ТО обслуживает отопление + ГВС, применяется одно- или двухступенчатая смешанная схема (см. СП 41-101-95). Для ГВС — отдельный аппарат: Теплообменники для ГВС, Пластинчатые для ГВС.

SVG: типовая обвязка ИТП с ПТО

Полная статья по обвязке — Подключение теплообменника.

Производители теплообменников для отопления

Рынок ТО для отопления в РФ делится на отечественных производителей с локальной сборкой и импортных вендоров с поставкой через дилеров.

КС — НАШ БРЕНД

РИДАН — флагман РФ для отопления

Бренд с производством в Нижнем Новгороде, де-факто отраслевой стандарт для ЦТП и ИТП в РФ. Серии РМ и РХ — наиболее распространённые в проектах отопления. Полная техдокументация на русском, ПО для подбора DanCalc.

Импортные альтернативы

Alfa Laval M-серия — премиум-класс, ресурс на 30–50% выше штатного. Funke TPL — традиционно сильны в БЦ и гостиничном сегменте. Kelvion NT — старейший европейский бренд, узнаваем у проектировщиков с большим стажем.

Монтаж и обвязка теплообменника

Обвязка ПТО в системе отопления должна включать обязательный комплект защитной и регулирующей арматуры — иначе ресурс ТО сокращается в 2–3 раза.

1. Фильтр-грязевик перед ТО на обеих сторонах. Размер ячейки 0.3–0.5 мм. Защищает каналы пластин от шлама и окалины.
2. Запорная арматура с обеих сторон каждого штуцера — шаровые краны Ду25–Ду200. Позволяет демонтаж ТО без слива всей системы.
3. Манометры до и после ТО на обоих контурах. Контроль ΔP — индикатор загрязнения каналов.
4. Термометры на входе и выходе. Контроль ΔT — индикатор эффективности.
5. Циркуляционный насос вторичного контура — Wilo, Grundfos, Halm, российские DAB/Калибр. Подбор по расходу + 15% запас.
6. Регулятор расхода / клапан с электроприводом в первичном контуре — основной элемент управления нагрузкой ТО.
7. Предохранительный клапан на вторичном контуре — защита от превышения давления при закрытых задвижках.
8. Воздухоотводчик в верхней точке контура — предотвращает завоздушивание ТО.
9. Подпитка системы — клапан подпитки + блок водоподготовки (умягчение).

Подробно об обвязке и пусконаладке — Монтаж теплообменника и Замена теплообменника.

Эксплуатация и сервис

Регламент ТО для разборного ПТО — раз в 2–4 года CIP-промывка реагентами (см. Средства для промывки) и раз в 7–10 лет — замена комплекта уплотнений. Подробно: Промывка пластинчатого ТО и Промывка теплообменников.

8 ошибок при выборе теплообменника для отопления

FAQ — частые вопросы

Подбор теплообменника для системы отопления

Инженеры ТПЛ-Сервис подберут теплообменник для вашей системы отопления — частный дом, ИТП, ЦТП, котельная — с учётом теплотехнического расчёта здания, фактического температурного графика теплосети, требований СП 124.13330, СП 41-101-95 и ГОСТ Р 55061. Подбор бесплатный, срок — 1–3 рабочих дня. На все ТО собственного бренда КС — гарантия завода 24 месяца с прямой технической поддержкой.

Каталоги: ТО для отопления · Пластинчатые · Паяные · Кожухотрубные · ГВС · Водяные · Оборудование промывки.