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Un intercambiador de calor es un elemento integral del sistema de calefacción, en el que tiene lugar el proceso de intercambio de calor entre varios medios.

Existen varios tipos de intercambiadores de calor.

¿Lo que es?

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para intercambiar calor entre dos o más portadores de calor que no están conectados directamente entre sí. La mayoría de las veces se usa para calentar agua directamente desde el sistema de calefacción.

Esto le permite ahorrar significativamente en calefacción y electricidad, ya que le permite no gastar energía adicional en calentar agua, como es el caso de un calentador de agua eléctrico o de gas.

En teoría, puede considerar usar agua directamente del sistema de calefacción, ya que su calidad no difiere mucho del agua que se vende en los supermercados. Sin embargo, en la práctica, no se puede utilizar para fines domésticos.

Esto se debe a las siguientes razones:

  • foto16557-2Reemplazar el agua en las tuberías de calefacción es un proceso costoso y requiere dinero.
  • La inyección de agua nueva tiene un efecto negativo en las calderas, contribuye al rápido desgaste del sistema.
  • Los sistemas de calefacción a menudo usan impurezas químicas para ablandar el agua.
  • Las tuberías de estos sistemas en sí tienen muchos depósitos en su interior, los estándares para su uso están diseñados para agua industrial, y no para consumo humano.

Por las razones anteriores, no es posible usar agua directamente de las tuberías de calefacción para fines domésticos y alimentarios, y se debe usar un intercambiador de calor para calentar el agua de un sistema de calefacción.

Intercambiador de calor de carcasa y tubos

El intercambiador de calor de carcasa y tubos es un dispositivo en el cuerpo del cual se ubican una o más tuberías. La instalación consta de tramos, que se pueden ampliar para aumentar la potencia. La eficiencia del diseño es del 70%.

¿Qué intercambiador de calor es mejor para el suministro de agua caliente y calefacción?

Intercambiador de calor de carcasa y tubos para calefacción y suministro de agua caliente

Los fabricantes han encontrado formas de acercar la eficiencia de un intercambiador de calor de tubos a un intercambiador de calor de placas:

  • disposición en espiral del haz de tubos;
  • circulación de múltiples pasos de fluido calefactor;
  • nervadura: una cinta en forma de acordeón o espiral, ubicada en el interior de las tuberías

La unidad es menos propensa a la formación de cal que otros tipos de intercambiadores de calor.

El intercambiador de calor de carcasa y tubos tiene las siguientes desventajas:

1. Disminución de la eficiencia del producto de 3 a 4 veces cuando aparece la escala.

2. Violación de fugas en la tubería y el laminado debido a cambios constantes de temperatura.

3. La camisa exterior del intercambiador de calor es susceptible a fístulas.

4. La estructura total y pesada (hasta 150 kg, longitud – 4 metros) es incómoda de transportar e instalar en interiores.

5. El alto costo del producto.

Para aumentar la productividad, los diseñadores han realizado cambios en la estructura interna, por lo que el producto ha perdido una de las principales ventajas: fácil desmontaje y reparación.

Este tipo de intercambiadores de calor de acero inoxidable es elegido por empresas para las que el indicador de resistencia al golpe de ariete es importante y cuyo trabajo está asociado con el uso de medios agresivos o impurezas mecánicas. Estos pueden ser objetos de las industrias alimentaria, farmacéutica y médica.

¿Cuáles son las ventajas de utilizar el dispositivo?

Las principales ventajas por las que merece la pena instalar este dispositivo son:

  • Alta eficiencia . El intercambiador de calor puede suministrar agua a la temperatura óptima a varios lugares de la casa a la vez.
  • Rentabilidad. El dispositivo le permite calentar agua directamente de la calefacción, no necesita instalar un calentador y gastar electricidad y gas adicionales.
  • Tamaño pequeño . El dispositivo es bastante compacto y no ocupa mucho espacio.
  • Facilidad de instalación y uso . El dispositivo es fácil de instalar, no requiere un mantenimiento frecuente y es fácil de limpiar.

Estructuras plegables

Intercambiador de calor de placas con juntas: dispositivo para edificios de apartamentos, puntos de calefacción, salas de calderas. El diseño le permite desmontar el dispositivo para solucionar problemas, descalcificar e impurezas mecánicas.

¿Qué intercambiador de calor es mejor para el suministro de agua caliente y calefacción?

Intercambiador de calor de placas con juntas para suministro de agua caliente y calefacción

El servicio oportuno restaura las propiedades operativas del producto.

Ventajas clave del diseño:

1. Mantenibilidad. Para restaurar el funcionamiento del dispositivo, es suficiente reemplazar la placa defectuosa.

2. Las juntas de goma evitan fugas en caso de daños en el intercambiador de calor. Son resistentes a los cambios de presión y temperatura.

Intercambiadores de calor soldados

Los intercambiadores de calor de placas soldadas son la mejor opción para cabañas y casas privadas. Las placas están hechas de acero inoxidable y la soldadura es de níquel o cobre.

Los productos están diseñados para funcionar en condiciones a una temperatura de funcionamiento de -180 + 200 ° C, una presión máxima de 45 bar. Este es un método para organizar un piso cálido, suministro de agua caliente y sistemas de calefacción.

¿Qué intercambiador de calor es mejor para el suministro de agua caliente y calefacción?

Intercambiador de calor de placas soldadas adecuado para suministro de agua caliente y calefacción

Ventajas principales:

1. Resistencia a cargas.

2. Dimensiones compactas.

3. Bajo costo.

4. Posibilidad de apagar el sistema si no hay necesidad de calefacción.

Desventajas de los intercambiadores de calor soldados domésticos:

1. No apto para procesos tecnológicos donde se utilizan medios líquidos agresivos con impurezas mecánicas.

2. La conexión de soldadura no permite que la estructura sea desmontada para una limpieza y mantenimiento completos.

3. Debido al pequeño espesor de las particiones soldadas, el intercambiador de calor se desgasta rápidamente.

4. La presencia de restricciones estrictas sobre la velocidad de entrada al modo de funcionamiento.

Los fabricantes de importación lograron deshacerse de una serie de desventajas. Los intercambiadores de calor soldados extranjeros pueden funcionar durante 20 años.

Un estricto sistema de control en las empresas extranjeras garantiza la ausencia de fugas en la estructura. Las unidades pueden soportar cargas de temperatura prolongadas y choques hidráulicos.

Intercambiador de calor con soldadura fuerte de níquel diseñado para trabajar con medios agresivos; La soldadura de cobre tiene más demanda para la organización de sistemas de aire acondicionado y suministro de calor.

Materiales básicos para intercambiadores de calor

El material principal para la fabricación de intercambiadores de calor modernos es el acero y el hierro fundido, que tienen una alta conductividad térmica.

Equipo de intercambio de calor de hierro fundido

Los equipos de intercambio de calor hechos de hierro fundido tienen las siguientes ventajas :

  • Altos índices de conductividad térmica. Absolutamente cualquier elemento de hierro fundido se calienta rápidamente, transfiriendo energía térmica a otros portadores;

  • El hierro fundido se enfría lentamente. Esta propiedad le permite ahorrar significativamente en el funcionamiento de todo el sistema de calefacción; no es necesario encender constantemente todos los equipos cuando se enfría;

  • El hierro fundido es resistente a las incrustaciones, es menos susceptible a la corrosión;

  • la posibilidad de ampliar la funcionalidad, lo que implica un aumento de perfiles de fundición tras la instalación de la propia unidad. Con esta actualización, puede lograr un aumento notable de potencia.

Como todos los dispositivos, un intercambiador de calor de hierro fundido tiene sus inconvenientes :

  • Fragilidad. A pesar de sus impresionantes dimensiones, este equipo teme sufrir daños mecánicos;

  • Baja resistencia a cambios bruscos de temperatura. Pueden provocar grietas y una disminución de la potencia del aparato;

  • El impresionante peso y las grandes dimensiones del equipo.

Equipo de intercambio de calor de acero

El aparato de acero tiene una serie de ventajas sobre su contraparte de hierro fundido:

  • Mayor conductividad térmica;

  • Bajo peso;

  • Resistencia al impacto (sin miedo al estrés mecánico);

  • Resistente a los cambios de temperatura dentro del sistema.

Entre las desventajas , se debe prestar atención a las siguientes posiciones:

  • Susceptibilidad a la corrosión;

  • No hay forma de aumentar la potencia del dispositivo;

  • El intercambiador de calor se enfría lo suficientemente rápido (mayor consumo de combustible).

¿Cómo funciona el dispositivo?

foto16557-3El dispositivo funciona permitiendo que dos sistemas independientes intercambien calor entre sí.

Dependiendo del tipo específico de dispositivo, las tuberías están interconectadas por placas o están dispuestas de una manera especial , por ejemplo, una tubería con un portador de calor está dentro de una tubería con un receptor.

El agua se calienta rápidamente sin entrar en contacto directo con la fuente de calor.

El dispositivo está conectado a tuberías de calefacción y agua. El agua pasa a través del sistema y se calienta a partir de una fuente de calor, y luego ingresa al grifo en un estado calentado.

Características de la instalación de equipos de intercambio de calor.

Tan pronto como todos los detalles del dispositivo estén listos, puede proceder directamente a la instalación. Esta operación tiene la siguiente secuencia:

  • Roscado en la entrada y salida del intercambiador de calor;

  • Conexión de la entrada del equipo al sistema de calefacción mediante un acoplamiento especial;

  • Se utiliza un acoplamiento similar para conectar la salida del intercambiador de calor a la tubería de ACS.

En el caso de utilizar un dispositivo interior, se deben realizar los siguientes pasos:

  • Un ánodo está montado dentro del tanque;

  • Una tubería conectada al sistema de calefacción se alimenta por la parte inferior del tanque y una tubería de entrada de agua fría por la parte superior.

El tanque debe estar bien sellado en la parte superior e inferior. Tales medidas permiten evitar la entrada de aire en el contenedor, lo que puede afectar negativamente la pérdida de calor.

Descalcificar el sistema

Uno de los principales problemas en el funcionamiento de cualquier intercambiador de calor es la formación de incrustaciones.

La capa de incrustaciones actúa como una especie de material aislante del calor que evita que el intercambiador de calor se caliente rápidamente a la temperatura deseada, por lo que se debe gastar más energía eléctrica.

Hoy en día, los fabricantes utilizan tubos especialmente pulidos hechos de materiales especiales en sus diseños.

Los últimos avances en el control de la cal se basan en la acción magnética del agua para reducir los depósitos. En la foto de arriba se muestra un ejemplo de una planta de descalcificación.

Fabricantes populares: foto

Todos los fabricantes de unidades dan una garantía para sus productos desde 6 meses hasta 1 año.

Los productos de las siguientes empresas tienen una gran demanda:

  • Sondex;

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    Foto 1. Intercambiador de calor de placas, conexión roscada, espesor de placa 0,5 mm, fabricante – «Sondex», Dinamarca.

  • Ridan;
  • Alfa Laval;

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    Foto 2. Intercambiador de calor de placas modelo AQ2S, superficie de placa ondulada, fabricante – «Alfa Laval».

  • Gea Mashimpex;
  • Danfoss;

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    Foto 3. Intercambiador de calor de placas soldadas modelo XB 04-1-8, fabricado en acero inoxidable resistente a los ácidos, fabricado por Danfoss.

  • Funke;
  • Etra.

Principio de funcionamiento

Los intercambiadores de calor para la preparación de ACS funcionan según un principio sin contacto. Su dispositivo puede ser diferente, pero el principio de funcionamiento no difiere: funcionan de acuerdo con el principio de transferencia de calor. Hay un refrigerante calentado (en este caso, del sistema de calefacción), que se suministra a las tuberías / canales del intercambiador de calor. El refrigerante caliente emite parte del calor a los tubos por los que fluye. El agua fluye a través de otros canales paralelos, que deben calentarse. Al entrar en contacto con las paredes calentadas por el refrigerante, se calienta. Así es exactamente como funciona un intercambiador de calor para agua caliente de calefacción.

Diagrama esquemático del uso de un intercambiador de calor para la preparación de agua caliente a partir de calefacción.

Diagrama esquemático del uso de un intercambiador de calor para la preparación de agua caliente a partir de calefacción.

Para que el calentamiento sea efectivo, el intercambiador de calor debe estar hecho de un material con alta conductividad térmica. Por lo general, estos son metales: cobre, acero inoxidable. El cobre es un metal caro pero tiene una excelente conductividad térmica. El acero inoxidable conduce peor el calor, pero debido a su resistencia, las paredes pueden ser muy delgadas, lo que hace que estos intercambiadores de calor también sean eficientes.

¿Cómo calcular un modelo para un edificio específico?

Al seleccionar un modelo específico del dispositivo, se deben tener en cuenta los siguientes parámetros:

  • el número de residentes en la habitación;
  • el volumen de agua requerido por un inquilino por día, el estándar es la tasa de consumo igual a 120 litros por persona por día;
  • el grado de calentamiento del portador de calor: en los sistemas de calefacción centralizados, el estándar es un calentamiento igual a 60 grados;
  • si el dispositivo funcionará las 24 horas del día o si se planea apagarlo periódicamente;
  • la temperatura del agua en las tuberías en la temporada de invierno;
  • la cantidad de aparatos que consumen agua caliente;
  • porcentaje permisible de pérdida de agua.

El rendimiento del dispositivo debe calcularse para la temporada de invierno, cuando se supone el uso más activo de agua caliente. Para un cálculo y selección de equipos precisos, puede contactar a las empresas proveedoras.

Criterios de selección técnica

Al elegir un intercambiador de calor, es necesario, en primer lugar, prestar atención a parámetros como el diseño y la potencia del dispositivo, así como su costo. Cuando se usa el dispositivo con un recipiente para agua, la elección de un tanque de un volumen adecuado juega un papel importante.

Diseño

Para calentar el agua del sistema de calefacción, se utilizan dispositivos de varios diseños, que se diferencian entre sí en la velocidad y eficiencia de la calefacción:

  • foto16557-6Con una bobina . En este diseño, la función del elemento calefactor se realiza mediante una bobina llena de agua.

    La forma compleja del elemento acelera significativamente el calentamiento. La bobina se puede instalar en el fondo del tanque o verticalmente para un calentamiento más uniforme.

  • Con dos bobinas . Dos bobinas proporcionan una eficiencia y una velocidad de calentamiento aún mayores.
  • Para una bomba de calor . Se diferencia en la forma de conexión al sistema de calefacción, también se puede equipar con una bobina.
  • Dispositivo con calentador eléctrico . Un calentador adicional acelera el proceso de calentamiento. Esta opción es la media dorada entre un intercambiador de calor convencional y un calentador de agua eléctrico.

Volumen del tanque

Un factor importante que debe tenerse en cuenta al elegir es el tamaño del tanque:

  • Para espacios reducidos, es adecuado un depósito de 100 litros . Es una opción compacta y económica y la más fácil de transportar. Vale la pena recordar que un pequeño volumen de agua retiene el calor durante un tiempo mucho más corto, por lo que tendrás que calentarlo con más frecuencia.
  • Para la mayoría de las casas particulares, es adecuado un tanque de 200 litros . Esto es suficiente para varios accesorios de plomería, mientras que la temperatura se mantendrá durante mucho tiempo.
  • Para casas grandes, es adecuado un tanque de 500 litros . Estos tanques también se utilizan en la producción. Para la mayoría de las habitaciones, sin embargo, un volumen tan grande sería una solución innecesaria y antieconómica, ya que tal tanque requeriría un consumo de energía mucho mayor.

Modelos de hogar y sus precios

Por el momento, se presentan en el mercado una gran cantidad de dispositivos de transferencia de calor, que se diferencian entre sí en el tipo de diseño, velocidad de calentamiento, volumen del tanque y costo.

Laminar

A continuación, se muestran algunos modelos populares:

  • foto16557-7R-012-10-19 PROMTECHSERVICE . Las placas de este modelo están fabricadas en acero.

    Los espaciadores térmicos están ubicados entre las placas, que transfieren efectivamente el calor del portador al receptor.

    La resistencia de la estructura está garantizada por la superficie ondulada. El costo aproximado del dispositivo: 14,000 rublos.

  • KAORI Z. Modelo de la variedad soldada. Las corrientes se dirigen en diagonal. Las placas tienen una gran área de transferencia de calor. Modelo robusto y confiable. Costo de 32,000 rublos.
  • Innovita ACS . Una solución económica, instalada en una caldera de gas o una red de calefacción. El modelo está diseñado para su uso con calderas Innovita. Costo de 8000 rublos.

Carcasa y tubo

A continuación se muestran los intercambiadores de calor de tipo carcasa más populares:

  • TNG-1,6-M8 / 20G-2-2-I . Un modelo popular de uso frecuente en la industria y en la vida cotidiana. Equipado con placas tubulares y junta de dilatación térmica vertical. Precio: desde 9000 rublos.
  • Calentador de carcasa y tubos TTAI . El diseño consta de dos tubos con paredes delgadas de diferentes diámetros, uno dentro del otro. Las paredes delgadas contribuyen a una disipación de calor más eficiente. El dispositivo es compacto y fácil de mantener. Precio: desde 7500 rublos.
  • Bowman 190 kW . Dispositivo premium. Los tubos de titanio con revestimiento anticorrosión son adecuados para el contacto con agua clorada y de mar. Puede funcionar tanto para calefacción como para refrigeración. Precio desde 120.000 rublos.

Instrucciones paso a paso sobre cómo hacerlo usted mismo

Se puede diseñar un dispositivo para intercambiar calor de un sistema de calefacción al agua con sus propias manos.

Herramientas y materiales

Para diseñar un intercambiador de calor de placas con sus propias manos , necesitará:

  • maquina de soldar;
  • Búlgaro;
  • Láminas de acero inoxidable: dos corrugadas, una plana. Espesor 4 mm;
  • electrodos.

Descargar dibujo del intercambiador de calor

foto16557-8

Proceso de manufactura

Todo el proceso de fabricación del dispositivo se divide en varias etapas:

  • Es necesario cortar placas de acero corrugado. Necesitarás 31 placas de 300 x 300 mm.
  • Se corta una cinta de 18 metros de largo y 10 mm de ancho de una hoja plana. La cinta debe cortarse en trozos cada 300 mm de largo.
  • Los cuadrados de material corrugado se sueldan entre sí con una tira de diez milímetros desde diferentes lados, las secciones adyacentes deben ser perpendiculares. Habrá 15 secciones enfrentadas a un lado y 15 al otro en forma de cubo.
  • Se debe soldar un colector plano de acero inoxidable a las partes por donde fluirá el agua.
  • Se perfora un agujero en cada colector, se suelda una pieza de conexión de tubería.
  • La estructura está montada con el lado abierto al sistema de gas.

Cómo elegir un intercambiador de calor para calefacción central

Al elegir, es importante prestar atención a las principales características técnicas del equipo:

Espesor y material de la placa

Para mantener la presión normal: reglas y ubicación del tanque de expansión en el sistema de calefacción

Lo que necesita saber para la instalación efectiva de la automatización de calderas de calefacción.

4 opciones de instalación: ¿cuándo no puede prescindir de un sistema de calefacción de circulación forzada?

Presión

Cuanto menor sea este indicador, menor será el costo de la unidad. Para no observar fallas en el sistema de calefacción, es imperativo conocer este valor e indicarlo al vendedor al momento de la compra.

Coeficiente de transferencia de calor

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Este es uno de los principales criterios de selección. Muestra qué unidad de calor puede transferir un dispositivo durante un cierto tiempo de un medio calentado a uno frío a través de un área de 1 m2. m. y una diferencia de temperatura de 1 K.

Se requieren menos placas para aumentar la transferencia de calor. El costo de dicho intercambiador de calor será menor. Equipo con un precio elevado

¡Referencia! A medida que aumenta el flujo, también aumenta la necesidad de una gran cantidad de limpiezas debido a la formación de depósitos.

Peso

El peso del intercambiador de calor depende directamente del material del que está hecho. Antes de comprar un dispositivo, debe determinar cuánto espacio hay disponible para él. Para áreas pequeñas, es mejor abstenerse de equipos de gran tamaño .

Reserva de superficie para transferencia de calor

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Para una unidad de alta calidad, esta cifra es del 10-15% , de lo contrario, su funcionamiento no será efectivo, ya que el menor subenfriamiento a la temperatura establecida o la contaminación provocará la terminación del proceso de trabajo.

Además de los parámetros anteriores, también vale la pena considerar la cantidad de pérdida de calor, las principales propiedades del refrigerante, las características de las tuberías para el intercambio de calor.

Tipos y materiales

El tipo de intercambiador de calor se selecciona en función de su propósito previsto y el portador de calor utilizado.

Los dispositivos más fiables y duraderos se consideran de hierro fundido . No le temen a la corrosión y tienen una alta capacidad calorífica.

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Contras: gran tamaño y ajuste lento para una determinada fluctuación de temperatura. Ocupan mucho espacio.

En unidades de acero precio significativamente más bajo, pero el nivel de eficiencia también es bajo.

Los más comunes son los intercambiadores de calor de cobre . Tienen un alto coeficiente de conductividad térmica y capacidad de fabricación.

Para aumentar la extensión de la vida útil, dichos dispositivos están cubiertos con una capa protectora especial desde el exterior.

Los intercambiadores de calor de acero son los más baratos, corrosivos y pesados.

Tipos

  • tubular,
  • laminar.

Para las necesidades domésticas se utilizan dispositivos tipo placa, debido a su mayor facilidad de uso y eficiencia, así como a su fácil transporte e instalación. Entre los dispositivos tubulares en la vida cotidiana, por regla general, se usa una versión en forma de concha.

Laminar

El intercambiador de calor de placas es una estructura de placas instaladas paralelas entre sí y conectadas en una sola carcasa . El portador de calor y el receptor fluyen en tuberías separadas conectadas a las comunicaciones en los paneles frontal y posterior del dispositivo.

Los intercambiadores de calor de placas se subdividen en tres grupos:

  • foto16557-4Plegable. En esta versión, se utilizan juntas de goma para asegurar la estanqueidad de la estructura.

    Las ventajas de los intercambiadores de calor con juntas son la facilidad de instalación y uso.

    La desventaja es la necesidad regular de reemplazar las juntas de goma y la sensibilidad a las sustancias agresivas.

  • Soldado. El diseño de tales dispositivos es más duradero, hecho de acero. A diferencia de los plegables, rara vez requieren mantenimiento y son tolerantes a cualquier entorno. La desventaja es el gran peso de la estructura y la imposibilidad de desmontarla, por lo que es más difícil de transportar.
  • Soldado. Fabricado con metales pesados, utilizado únicamente en la industria.

Tubular

Este tipo de dispositivo se utiliza principalmente en la industria, así como elementos estructurales para aires acondicionados y refrigeradores.

Se usan con menos frecuencia para calentar agua, ya que para garantizar la misma eficiencia que con un tipo de plástico, dicho dispositivo debe tener un tamaño suficientemente grande.

La ventaja de este tipo es su alta resistencia a cualquier condición y entorno . Un diseño común es la opción cuando se ubica otro más estrecho dentro de una tubería ancha. Un portador de calor fluye a través del tubo interior y un receptor fluye a través del tubo exterior.

A su vez, los intercambiadores tubulares se dividen en varios tipos:

  • foto16557-5Como una concha. Una gran cantidad de tubos conectados en red.

    Es posible conectar varios dispositivos de este tipo para lograr una mayor eficiencia.

    Este tipo se usa con mayor frecuencia en la vida cotidiana entre los intercambiadores tubulares.

  • Retorcido. Las tuberías están retorcidas juntas alrededor de un solo núcleo. Es una opción compacta y bastante eficaz. Una variación de este diseño son los intercambiadores de calor en espiral, en los que ambos canales se envuelven alrededor de una sola partición.
  • Intercambiadores de riego : diseñados en forma de espiral. El agua corre por la cuneta. Se utilizan principalmente en sistemas de ventilación.
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