Теплообменник – один из главнейших элементов современного газового котельного оборудования. И если вы хотите, чтобы приобретаемый вами котел работал с максимально возможной эффективностью, то в первую очередь нужно смотреть на то, из какого материала он изготовлен, а также насколько качественным является этот самый материал.
Собственно, материал теплообменника может быть любым, но в современных условиях наибольшее распространение получили медные , стальные и чугунные теплообменники. Каждый из этих материалов обладает своими преимуществами и недостатками, а также степенью эффективности, от которой и будет зависеть производительность приобретаемого котельного оборудования. Предлагаем вам сразу приступить к рассмотрению каждого из указанных видов теплообменников.
Медный теплообменник
Начнем с самой непопулярной разновидности. Медь , конечно, в свое время была достаточно распространена. Но только лишь в виду того, что другие материалы были либо слишком дорогостоящими, либо просто недоступными по техническими причинам. Поэтому, с появлением стали и чугуна, медь стала постепенно отходить на задний план. И все же, если вам вдруг попадется на глаза медный теплообменник, то знайте, что он обладает двумя критическими недостатками.
- Первый – достаточно высокая цена.
- Второй – стремительное прогорание, приводящее к быстрому выходу из строя всего теплообменника.
Чугунный теплообменник
Чугун зачастую называют «вечным» материалом, долговечность которого достигает 50 лет и более. Для такого элемента, как теплообменник, это очень . Причиной столь высокой долговечности является стойкость чугунного материала к прогоранию, являющемуся настоящим бичом меди. К тому же, чугун, по своей природе, отлично защищен от коррозийных процессов (ржавчины), не нуждаясь в каком-либо дополнительном антикоррозийном покрытии.
Впрочем, идеальным чугунный теплообменник назвать нельзя. Вам нужно знать, что у него есть два важных недостатка.
- Во-первых, чугун – предельно тяжелый материал. Если вам доводилось переносить с места на место чугунную ванну, то вы знаете, о чем мы говорим.
- Во-вторых, чугунный теплообменник очень хрупкий. Ему могут повредить даже температурные перепады, не говоря уже о чисто физических повреждениях. Один единственный сильный удар может привести к появлению трещины. А использовать треснутый теплообменник уже не представляется возможным. Кстати, чугун – не самый дешевый материал, что также следует учитывать.
Стальной теплообменник
Стальные теплообменники сегодня являются самыми распространенными для Причина проста. Сталь – самый дешевый из вышеописанных материалов. Да и по своим техническим характеристикам он не так уж сильно отстает от чугуна. Конечно, долговечность здесь будет уже не 50 лет, а, скажем, лет 15, не более.
Если используется низкокачественная сталь, то вам придется менять такой теплообменник уже через 5 лет. Причина тому – достаточно быстрое прогорание материала под воздействием высоких температур. Ну а то, что сталь боится ржавчины (коррозийных процессов), известно даже маленьким детям. Этот факт тоже отражается на долговечности материала.
Теплообменник – это один из элементов устройств, где происходят тепловые процессы по передаче энергии от нагретого тела к холодному. Все современные тепловые машины – от домашней системы отопления до атомного ректора, который, по сути, является тем же котлом, оснащены такими теплопередающими деталями. Только выполняются они из разных материалов и имеют сложные системы управления, безопасности.
Назначение, виды металлических теплообменников
Конструкция и производительность устройств нагрева зависят от назначения, принципа действия, материала теплообменника. Например, невозможно создать компактное изделие из чугуна для парапетного или настенного обогревателя. Поскольку углеродистая сталь или чугун имеют значительную плотность, а значит и массу. Старые чугунные котлы ушли в прошлое. Сегодня популярны малогабаритные отопительные конструкции с легкими деталями и более высоким уровнем передачи энергии. К ним относятся газовые настенные котлы с медным теплообменником.
При производстве термодинамической конструкции используются такие материалы, как:
медь;
сталь разных марок;
чугун;
алюминий;
силумин.
В современных бытовых отопительных котлах большую часть его поверхности занимает теплообменный агрегат. От конструкции и вида материала зависят экономические и экологические параметры котла.
В зависимости от назначения по таким типам, как подогревающие, охлаждающие, конденсирующие, испаряющие. По принципу действия блоки бывают регенеративные, рекуперативные и смесительные. Первые два вида имеют общее название «тепловые поверхностные аппараты». Одни из примеров таких агрегатов – радиаторы в автомобилях. Их назначение – участие в работе системы охлаждения двигателя. Нагретая вода контактирует с воздухом через стенки медно-алюминиевых теплообменников.
В смесительных (контактных) машинах два рабочих потока (горячий и холодный) смешиваются друг с другом. Подобный процесс наблюдается в струйных конденсаторах, где распыляемая жидкость использует энергию конденсации. Они проще в изготовлении и характеризуются повышенной теплоемкостью. Но сфера применения ограничена.
Какие теплообменники лучше – медные или алюминиевые?
В отопительном оборудовании все чаще используется материал будущего – сплав алюминия и кремния. Схожая эвтектическая структура позволила соединить два разнородных вещества – металл и минерал. Получился материал, обладающий отличными свойствами литья. Теплообменники без сварочных швов и сложной формы увеличивают поверхность обмена энергией. Задача создания таких конструкций состоит в оптимизации теплопередачи при минимальных габаритах передающего тепло агрегата.
Читайте также: Канализационный насос: устройство, виды, принцип работы, критерии выбора, этапы монтажа
Теплообменник из сплава алюминия и кремния отличается хорошей антикоррозионной устойчивостью. Отсутствие сварных швов, сгибов придает изделию высокую прочность. Еще одно достоинство – оптимальное механическое сопротивление обратному низкотемпературному потоку теплоносителя. Теперь металлу не опасен большой температурный градиент подающего и обратного контура.
Тепловые аппараты из стальных и медных сплавов
Поскольку серийное производство бытовых приборов сосредоточено на изготовлении теплообменников из черного металла, то газовые котлы с медным теплообменником считаются престижным товаром. Медь обладает высокими теплопередающими характеристиками. Поэтому для обогрева большого дома можно использовать небольшие котлы с незначительным количеством теплоносителя. В итоге аппараты получаются очень компактными.
Важно! Нередко покупатели интересуются, какой выбрать теплообменник – стальной или медный. Исходить нужно из физико-химических свойств черного и цветного металлов. Удельная теплоемкость меди ниже, чем стали.
То есть для нагрева равного количества вещества, меди нужно передать меньше теплоты, чем стали. Соответственно инерция отопительной системы, где стоит стальной теплопередающий агрегат больше. Автоматика котла, работающая с медным теплопередающим блоком, быстрее реагирует на повышение температуры теплоносителя. В итоге это приводит к экономии топлива. Еще большая реакция системы отопления на нагрев происходит при работе насоса. Кроме этого, он обеспечивает улучшение циркуляции даже при нарушенных уклонах труб и предотвращает закипание воды.
Сравнивая медные теплообменники для котлов со стальными, можно сказать, что последние более пластичны. Этот фактор важен, поскольку происходит постоянный процесс взаимодействия с открытым огнем. Вследствие этого развиваются тепловые напряжения металла и появляются трещины. Сталь более прочна в этом отношении и выдерживает большое количество циклов: нагрев – остывание.
Заметка! К недостаткам стали, кроме инерционности, повышенной удельной теплоемкости, относят:
подверженность коррозии;
увеличенный объем поверхности калорифера;
большое количество теплоносителя;
значительную массу отопительных приборов.
Читайте также: Акриловые ванны: особенности, преимущества и недостатки
Стальные газовые котлы по массе составляют от 70 кг и выше. Чем больше мощность, тем значительнее габариты. Очень важным параметром котла является толщина металлической стенки.
Изготовление медных теплообменников по сравнению со стальными выгодно даже с точки зрения их обслуживания. Коэффициента шероховатости у меди меньше, чем у стали в 130 раз. Благодаря этому гидродинамическое сопротивление медных изделий при движении по ним жидкости снижает степень загрязнения и образования накипи.
Важно! Сегодня производители экономят на металле и уменьшают толщину до предела. Это увеличивает вероятность быстрого прогорания. Поэтому при покупке необходимо ориентироваться на толщину стенок калорифера не менее 3 мм.
Газовая колонка с медным теплообменником
Газовая колонка имеет в своем составе теплообменник, вода в котором нагревается горелкой. Медь с высоким коэффициентом теплоотдачи быстро передает тепло воде, которая расходуется на принятие ванны. Медные изделия работают тем лучше, чем меньше в сплаве разных примесей. При их наличии стенки емкости нагреваются неравномерно, что вызывает их быстрое прогорание. Иногда, чтобы понизить цену медного теплообменника, уменьшают толщину стенок и диаметр трубок. Масса пустого аппарата составляет до 3,5 кг.
Теплообменный блок изготавливается в виде трубки. В нижней части она имеет форму змейки с ребрами. Вокруг устанавливается металлический лист, а поверх его спиральная труба. Кроме меди, применяют оцинкованную и нержавеющую сталь. Какой теплообменник лучше, медный или из нержавейки, говорит сам факт стоимости аппарата. Медь дороже стального сплава в 20 раз. Но она лучше передает тепло и в эксплуатации экономнее. Нержавеющая сталь долговечнее.
Важно! Прежде чем купить газовую колонку с медным телообменником, следует изучить её технические параметры. Хорошая вещь не будет стоить дешево. Медь при контакте с водой сильно окисляется. Особенно этот процесс наблюдается в месте подачи холодной воды. Там образуется конденсат. Повышенная влажность разъедает стенку трубки, и появляются свищи. На тонких стенках они образуются быстро. Качественные товары отслужат положенный срок.
Очистка медного теплообменника
В результате многолетней работы по нагреванию теплоносителя, на поверхности образуются наслоения. Они ухудшают характеристики котла. Если их долго игнорировать, то агрегат может выйти из строя. Для устранения кальция и прочих неорганических веществ проводится промывка медных теплообменников специальными химреагентами или подачей в полости воздуха под большим давлением.
Напольные газовые котлы для отопления дома используются уже достаточно давно и хорошо зарекомендовали себя. Огромный выбор одноконтурных и двухконтурных моделей, представленных на рынке отопительных приборов, позволит даже самому капризному покупателю подобрать агрегат с необходимыми техническими параметрами и характеристиками.
Как и любая техника, газовые котлы имеют свои положительные и отрицательные стороны.
Напольный газовый котел требует достаточного пространства для установки К преимуществам напольных газовых котлов можно отнести:
- Простота эксплуатации. Газовые котлы не нуждаются в непрерывном контроле и просты в обслуживании.
- Достаточно высокий КПД при недорогом топливе.
- Большая площадь охвата. Котел способен обогревать большие дома.
Недостатки :
- Изрядное количество документов и разрешений, без которых невозможна установка котла.
- Необходимость сооружения дымохода перед установкой.
- Установка должна производиться только в достаточно проветриваемых помещениях.
- Нельзя установить плотно к стене или расположить между двумя стенами, чтобы не нарушить приток кислорода к горелке.
Принцип работы
Принцип работы напольного газового котла достаточно прост: природный газ в процессе горения выделяет тепло и передает его теплообменнику, расположенному внутри конструкции. Затем через теплообменник проходит вода и, нагреваясь в процессе работы котла, передается в систему отопления помещения.
Устройство напольного газового котла Для правильного выбора стоит обратить свое внимание на теплообменник. От его качества будет напрямую зависеть эффективность работы вашего котла.
Вид теплообменников
Теплообменники изготавливают трех видов:
Совет. Изучите отзывы потребителей и посоветуйтесь с мастерами, занимающимися установкой. Как показывает практика - проверенные временем модификации способны прослужить очень долго.
Какие виды горелок бывают
По типам горелки напольные котлы делятся на два вида: котлы с наддувной горелкой и котлы атмосферного типа.
Атмосферный котел отличается более простой конструкцией, немного дешевле и от него практически нет шума.
Тип горелки котла будет влить на его итоговую стоимость Котел с наддувной горелкой (еще его могут называть сменный, вентиляторный, навесной) имеет более высокую цену за счет горелки, но и более высокий КПД.
Внимание! Такой котел может использовать не только газ, но и жидкое топливо.
В базовую комплектацию зачастую входят только горелки атмосферного типа, если же вы решили поставить наддувную горелку, то придется докупить ее отдельно.
Напольные газовые котлы одноконтурные
Такие котлы предназначены лишь для создания отопительной системы. Обеспечить при этом помещение еще и горячей водой такая система не может. Для этого нужны отдельные нагревательные элементы. Одноконтурные котлы в наши время могут быть устроены экономичным или оптимальным вариантом.
Схема: энергозависимый напольный газовый котел - Экономичный вариант предполагает дополнение в виде газового водонагревателя проточного действия. Такая система позволит работать одновременно двум элементам водоснабжение при малой затрате топлива.
- При оптимальном варианте теплообменник устанавливается в бойлере косвенного нагрева. Этот способ предусматривает правильное согласование мощностей обоих устройств для работы.
Напольные газовые котлы двухконтурные
Такие агрегаты бывают проточного типа и совмещенные с бойлером.
Проточные котлы используются достаточно редко, потому как их способность обеспечивать горячей водой невелика, всего до 15 литров в минуту.
Независящий от электричества напольный газовый котел Чаще же всего используют котел с бойлером, объем которого подбирается самостоятельно и зависит от потребностей жильцов. Недостатком такого агрегата считается то, что они занимают достаточно много места в помещении. Однако они в полной мере смогут обеспечить горячей водой проживающих в доме.
Выбор мощности котла
Для правильного подбора котла также необходимо и учитывать необходимую вам мощность. Вычисляется она в зависимости от площади, которую необходимо отапливать, и возможных теплопотерь. Обычно в технических характеристиках котла указана информация о том, на какую площадь дома рассчитана эта модель. Однако стоит учесть, что выбирать котел лучше с запасом мощности, при этом запас не должен превышать 25%, в противном случае стабильной работы котла вам гарантировать никто не сможет. В среднем, для домов с обычными теплопотерями мощность рассчитывается по простому методу: 1 кВт мощности на каждые 10 кв. м. площади. Если же теплопотери выше обычных, то лучше всего доверить подбор специалистам.
Подключенный к системе отопления и водоснабжения газовый котел Стоит также обратить внимание на возможность регулировки мощности котла. Она бывает:
- одноступенчатой, когда котел работает постоянно на полную мощность;
- двухступенчатой с двумя режимами котла;
- с плавной регулировкой, которая позволяет вам корректировать мощность работы в зависимости от ваших потребностей.
Совет. На полную мощность котел работает лишь в зимний период, поэтому котлы с плавной регулировкой, или двухступенчатые, считаются более экономичными.
Как повысить безопасность
Есть целый ряд вспомогательных элементов, которые помогут обезопасить пользование напольным газовым котлом, однако увеличат его стоимость.
Обезопасьте себя, подключив к котлу системы защиты К ним можно отнести:
- Датчик пламени. Необходим для автоматического отключения газа в том случае, если огонь погас.
- Термостат, отключающий котел, если температура воды поднялась до аварийного уровня.
- Блокировка котла в случае отключения газа.
- Датчик контролирующий тягу.
Зависимость котлов от автоматики
В современных условиях не менее важен и такой фактор, как зависимость газового котла от автоматики, ведь по-прежнему существуют такие районы, где перебои с электричеством не являются редкостью. Большая часть отечественных агрегатов с атмосферными горелками способна работать без электроэнергии, в то время как импортные модели чаще всего требуют ее наличия.
Некоторые модели газовых котлов могут работать только при бесперебойной подаче электричества Добиться энергонезависимости котла можно двумя способами:
- Максимальное упрощение системы управления путем полного исключения из нее автоматики. Такая конструкция будет поддерживать заданную температуру теплоносителя, но при этом не будет учитывать температуру окружающей среды.
- Использование теплогенератора. Этот метод является более прогрессивным и заключается в использовании устройства, которое будет выделять электричество, необходимое для работы автоматики, из тепла, производимого самим котлом.
Различие котлов с принудительной тягой и естественной
Котлы с естественной тягой предпочтительнее использовать в малых помещениях. Принцип удаления продуктов горения в таких котлах похож на принцип работы камина - продукты горения удаляются за счет естественного перемещения.
Котлы же с принудительной тягой получают воздух с внешней стороны через дымоход. Камера сгорания в таких котлах закрыта, а дымоход представляет собой трубу в трубе. Внутренний контур используется для удаления сгоревших газов, а внешний обеспечивает доступ воздуха к котлу.
Схема: работа атмосферного газового котла Котлы с принудительной тягой имеют ряд положительных моментов:
- они не сжигают кислород в помещении;
- не нуждаются во вспомогательном притоке воздуха;
- при установке не требуют сооружения дымохода.
Розжиг
Кроме всех вышеперечисленных различий существует еще и две системы розжига котлов.
Пьезорозжиг - это практический ручной розжиг, активируется он нажатием соответствующей кнопки.
Напольный атмосферный газовый котел Электрический розжиг котла автоматизирован. Если в системе произойдет сбой электроэнергии, то котел включится автоматически после ее восстановления. Этот вид поджига считается более экономным, так как в нем отсутствует постоянно горящий запальник.
Конденсационные котлы
Обычные котлы при сжигании топлива используют не всю энергию, которая в нем содержится. Существует еще так называемое скрытое тепло, которое в таких котла теряется, уходя вместе с водяным паром в дымоход. Для использования скрытого тепла существуют конденсационные котлы. Они вызывают конденсацию пара, охлаждая отходящий газ до низкой температуры. Производители таких котлов указывают на их повышенный КПД, который согласно документации составляет выше 100%.
Конденсационный газовый котел Практика показывает, что реальный КПД таких агрегатов выше, чем КПД обычных котлов примерно на 10%, следовательно примерно на столько же меньше газа потребляют эти котлы, обогревая дом.
Установка напольных котлов
Перед началом монтажа необходимо выбрать помещение, учитывая все требования к установке. Двухконтурные напольные котлы имеют ряд необходимых параметров:
- не менее 15 кв. м. должна составлять площадь помещения, в котором будет установлен котел;
- не 2,5 кв. м. должна составлять высота этого помещения;
- окно подходящего размера;
- дверной проем не менее 80 см;
- свободный доступ ко всем системам и приборам.
- наличие дымохода, отвечающего техническим требованиям.
Современный напольный газовый котел не испортит интерьера вашей ванной или кухни Этапы установки:
- подготовка фундамента под котел;
- подключение котла к дымоходу;
- подключение котла к внутренней отопительной системе;
- обязательная установка фильтра очистки воды;
- подключение подачи холодной воды к котлу;
- подключение газопровода к котлу.
Выбор напольного газового котла очевиден, если у вас есть магистральный газ и желание экономить на отоплении и горячем водоснабжении. Но не стоит забывать, что для установки котла необходимо получить целый набор разрешительных документов.
Перед тем как идти в магазин лучше всего составить список критериев, по которым будет выбираться модель:
Устройство энергосберегающего газового котла - Функциональность . Двухконтурные работают по принципу проточных водонагревателей. Если вас это не устраивает, выбирайте котлы с одним контуром и дополнительным подключением водонагревательных приборов.
- Адаптация к отечественным реалиям . Давление в газовой магистрали и напряжение в сети у нас далеко не всегда соответствует нормативам. Поэтому лучше подобрать такую модель, которая не теряет мощности даже в экстремальных условиях.
- Сервисное обслуживание . Прежде всего обратите внимание на те марки, сервисные центры которых есть неподалеку от вашего дома. Таким образом, в случае поломок ремонт будет быстрее и дешевле.
- После выбора и покупки котла предоставьте все заботы, связанные с его установкой специалистам, ведь только так можно обеспечить высококвалифицированный подход к работе, принятие всех необходимых мер по обеспечению безопасности и выполнить установку в соответствии с принятыми стандартами.
Современные напольные газовые котлы - вещь достаточно консервативная и традиционная. За многие годы они не претерпели серьезных технологических изменений, что лишний раз доказывает их надежность.
Как правильно выбрать газовый напольный котел: видео
По которым циркулирует теплоноситель, больше. Как результат, они забиваются отложениями солей не так интенсивно. Следовательно, чисткой внутренних полостей моноприборов придется заниматься намного реже, чем обслуживанием битермического теплообменника. В первую очередь это относится к прибору контура ГВС; он включается в работу по необходимости.
Минусы
- Плотная компоновка котла. К двум теплообменникам добавляются и иные элементы схемы; обслуживание отопительной установки осложняется.
- Вероятность поломок возрастает. Чем больше конструктивных элементов, тем выше риск выхода из строя любого из них. «Слабое звено» в настенных котлах – уже упомянутый кран (трехходовой).
- Стоимость оборудования возрастает именно по причине большого количества комплектующих.
Битермический теплообменник
Плюсы
- Более рациональная компоновка котельного оборудования; трехходового крана, второго теплообменника, соединительных труб нет.
- Меньше деталей – выше надежность изделия.
- Отсутствие инерционности контура ГВС. Как только открывается кран, сразу же идет горячая вода заранее выставленной температуры. Если она используется часто, можно говорить о некоторой экономии топлива, так как предварительный подогрев жидкости не производится.
На заметку! Два теплообменника готовят воду для разных контуров; один – отопления, другой – ГВС. Битермический прибор в этом плане универсален: он работает на обе системы.
Минусы
- Требовательность к качеству водоподготовки. Дополнительные мероприятия – определенные денежные вложения. Но стоимость очистных станций, их обслуживания многим «не по карману», и это является одним из аргументов против выбора котла с битермическим теплообменником. Если же вода на участке «чистая» и мягкая, данный минус автоматически нивелируется.
- Ремонту не подлежит (в 90% случаев). Редко, когда в условиях специализированной мастерской можно продлить срок эксплуатации битермического теплообменника, но мастера берутся за это неохотно и каких-то обещающих гарантий не дают. На практике же для котла приобретается новый прибор. Рекомендации по обслуживанию теплообменников в домашних условиях (достаточно потратить ⅓ часа, и он как новенький) дают люди, вряд ли когда-нибудь сами занимавшиеся этим. Скорее всего, советы по принципу «слышал, читал, товарищ рассказывал». Неправильно приготовленный раствор, нарушение технологии промывки – и разгерметизация корпуса обеспечена.
- Повышается вероятность появления протечек. Объяснение простое – больше внутренних соединений.
- Высокая цена. Битермический теплообменник обходится дороже любого из моноприборов.
Одним из важнейших узлов любого отопительного котла является первичный теплообменник, в котором тепловая энергия от горячих продуктов сгорания топлива передаётся теплоносителю. Именно от характеристик этого компонента во многом зависят эксплуатационные характеристики оборудования: его КПД и экономичность, срок службы и стоимость. В условиях ожесточённой конкуренции между производителями все узлы бытовых котлов имеют тенденцию к упрощению конструкции и удешевлению. Вместе с тем существует стабильный спрос на газовые премиальные котлы с медным теплообменником. Почему потребители выбирают их, несмотря на высокую цену, и в чём преимущества меди как конструкционного материала?
Металл металлу рознь
Материал, из которого сделан теплообменник, является тем посредником, который передаёт тепловую энергию от продуктов сгорания теплоносителю. В процессе эксплуатации котла он в течение многих месяцев отопительного периода должен без снижения прочностных характеристик выдерживать высокие температуры (до 400-600 oС). Также материал теплообменника контактирует с двумя средами - раскалёнными дымовыми газами и теплоносителем (как правило, водой). Поэтому к материалу предъявляются весьма жёсткие требования, которым отвечает узкий перечень металлов и сплавов.
В настоящее время для изготовления бытовых газовых котлов применяются три материала: сталь, чугун и медь. У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны.
Самый распространённый и бюджетный вариант - это стальные теплообменники. Сталь обладает редким сочетанием высокой пластичности и прочности даже при воздействии высоких температур и механических нагрузок. Эта характеристика материала теплообменника особо важна, когда он подвергается тепловому воздействию. В зоне высоких температур в металле образуются тепловые напряжения, и только пластичность не даёт появиться трещинам.
Но у стальных теплообменников есть и серьёзные недостатки: они подвержены коррозии, причём как со стороны дымогарных труб, так и со стороны теплоносителя. Чтобы увеличить срок службы, производители увеличивают толщину стенки теплообменника, что снижает КПД и повышает расход топлива.
Чугун гораздо медленнее стали подвергается коррозии при соприкосновении с химически активными средами. Но из-за сниженной пластичности при использовании этого металла предъявляются жёсткие требования к режимам эксплуатации газового оборудования. Резкие перепады температур могут вызвать появление трещин.
Так, например, для разных моделей с чугунным теплообменником разность температур теплоносителя в подающей и обратной линиях отопительного контура не может превышать 20-45 oС. Чтобы этого достичь, используют сложные системы подмеса горячего теплоносителя. Также это накладывает жёсткие ограничения на стабильность работы циркуляционного насоса.
Ещё один традиционный материал для теплообменников котельного оборудования - это медь. Она имеет уникальное сочетание физико-химических свойств, что делает её почти идеальным материалом для этих целей. Прежде всего медь выделяется исключительно высокой теплопроводностью - 385 Вт/м*К (выше только у серебра). Для сравнения: теплопроводность чугуна составляет 50-60 Вт/м*К, а стали - от 47 Вт/м*К и ниже (в зависимости от температуры и марки стали).
Также весьма ценна высокая устойчивость меди к коррозии. В процессе эксплуатации медного теплообменника на поверхности металла появляется тонкая, но плотная плёнка оксида, которая защищает нижележащие слои от коррозии.
Ещё одно важное свойство меди - очень низкий коэффициент шероховатости, который в 133 раза ниже, чем у стали. Это имеет два следствия: низкое гидродинамическое сопротивление медных труб и существенно меньшую скорость зарастания сажей и загрязнениями.
Среди недостатков этого металла выделяется один - высокая цена. Чистая медь до 15-20 раз дороже стальных сплавов, используемых для теплообменников, что автоматически относит котлы с применением большого количества меди к высокому ценовому сегменту.
Теплообменники с оребрением и их проблемы
Выбор материала для первичного теплообменника во многом определяет его конструкцию. В частности, низкую теплопроводность стали и чугуна разработчики отопительного оборудования компенсируют увеличением поверхности теплообмена. Именно эта идея легла в основу самых распространённых в бытовых котлах трубчатых теплообменников с оребрением. На изогнутой (S-образной) трубе вертикальными рядами установлено множество пластин. Такой теплообменник располагается в верхней части камеры сгорания. Через узкие просветы между пластинами снизу вверх проходят дымовые газы, отдавая энергию теплоносителю.
Помимо стали, для изготовления таких теплообменников изредка используют медь. В двухконтурных котлах некоторых производителей, до сих пор применяется битермические теплообменники: во внешней медной трубе с оребрением циркулирует теплоноситель, а внутренняя труба служит для нагрева воды для ГВС.
Для повышения мощности и КПД в теплообменниках такого типа просвет между пластинами оребрения может составлять всего 1,5-2,5 мм. Это существенно увеличивает скорость засорения просвета сажей и копотью (продуктами сгорания природного газа), что препятствует полному сгоранию газа и приводит к увеличению расхода топлива.
Малое внутреннее сечение труб также повышает чувствительность этого узла к накоплению известковых отложений в просвете. Отложение солей жёсткости и грязи внутри теплообменника значительно снижает теплообмен из-за уменьшения теплопроводности стенок и нарушения циркуляции теплоносителя.
Подсчитано, что всего 1 мм известкового осадка на стенках теплообменника уменьшает производительность котла в среднем на 5 %. Но что гораздо опаснее, минеральные отложения нарушают процесс охлаждения тонких стенок теплообменника, которые из-за этого могут прогореть.
В результате котлы с данным типом нуждаются в более частом и трудоёмком сервисном обслуживании: очистке камеры сгорания и промывке от накипи.
Медный теплообменник: традиции и технологии
Использование меди с её экстраординарной теплопроводностью позволяет отказаться от схемы теплообменника в виде оребрённой трубы в пользу более простой и надёжной конструкции. Её принцип позаимствован у традиционного самовара, у которого дымогарная труба проходит через ёмкость для воды.
«С 1948 года, когда изобретатель Морис Фриске выпустил первый французский газовый котёл HYDROMOTRIX, медный трубчатый теплообменник стал визитной карточкой продукции нашей компании, - рассказывает Роман Гладких, технический директор FRISQUET, лидера французского рынка отопительного оборудования. - Его схема принципиально отличается от столь распространённых трубчатых теплообменников с оребрением. Основой теплообменника является медное котловое тело большой ёмкости, внутри которого проходят трубки для отведения дымовых газов. В них стоят турбуляторы (рассекатели) из нержавеющей стали, которые снижают скорость дымовых газов для повышения теплоотдачи».
В результате получается массивный теплообменник цилиндрической формы, на производство которого расходуется 25 кг чистой меди. Для сравнения: стальные аналоги с оребрением сопоставимой мощности весят до 5 кг. Такой теплообменник работает без температурных шоков в более мягких и щадящих режимах, чем тонкая трубка с оребрением.
Описанная конструкция теплообменника имеет целый ряд важных последствий. Благодаря стойкости к коррозии и пластичности меди срок службы этого узла превышает 20 лет. Диаметр каждой дымогарной трубки составляет 30 мм, что делает их гораздо менее подверженными накоплению копоти. За один отопительный сезон сужение просвета у теплообменников с оребрением может достигать 40 % (против 3% у трубчатых). Основываясь на данных, накопленных в европейских странах за несколько десятилетий эксплуатации медных трубчатых теплообменников, можно сделать вывод, что они имеют в среднем вдвое больший срок службы по сравнению со стальными аналогами с оребрением.
Кроме того, именно медные трубчатые теплообменники позволяют достигать максимального КПД - 95 %, что приводит к значительной экономии энергоресурсов и снижению затрат на эксплуатации котла.
Уникальная конструкция с котловым телом большой ёмкости значительно расширяет функциональность отопительного оборудования. Так, в двухконтурных котлах FRISQUET вторичные теплообменники выполняются в виде медных змеевиков, расположенных внутри котлового тела. В результате все котлы этого производителя в стандартной комплектации позволяют подключать дополнительный бойлер или второй и третий отопительные контуры. Например, один отопительный контур может обеспечивать теплом настенные радиаторы (температура теплоносителя - до + 85 oС), а второй - системы теплых полов (+20-45 oС).
Выбор для потребителя
Наличие в котле медного трубчатого теплообменника является хорошим ориентиром для того, кто ищет надёжное и экономичное решение для своего объекта недвижимости. Однако чтобы сделать ответственный выбор, нужно обращать внимание и на другие нюансы.
Сертификация производителя по стандарту ISO 9001. Для покупателя это означает, что котёл прошёл многоступенчатый контроль качества при производстве.
«На нашем заводе, сертифицированном по стандарту ISO 9001, все этапы, от приёмки компонентов и исходных материалов от сторонних поставщиков до финальной сборки агрегатов, имеют многоступенчатый контроль. Каждая произведённая операция отмечается персональным клеймом того рабочего, который её выполнял, - говорит Роман Гладких (FRISQUET). - После завершения сборки каждый собранный котёл попадает на тестовый стенд, где проходит проверку по 15 параметрам. Кроме того, в сертифицированной лаборатории по стандарту ISO45001, тестируются не только исходные компоненты, но и в непрерывном режиме на специальных стендах ведутся ресурсные испытания оборудования».
Наличие в конструкции котла систем безопасности, включая датчики давления теплоносителя, температуры теплоносителя, газа и опрокидывания тяги, а также ионизационного контроля пламени.
Наличие интеллектуальных функций - возможность выбора сценариев, программирования и дистанционного контроля работы котла, что существенно повышает экономичность системы отопления и увеличивает её ресурс.
Как мы видим, медь как конструкционный материал для теплообменников котлов имеет множество неоспоримых преимуществ. В таком оборудовании заинтересованы частные и корпоративные потребители, для которых надёжность, низкие эксплуатационные затраты и долгий срок службы котла имеют первостепенное значение.