Jak vybrat tepelný výměník
- Tepelné výměníky se používají pro předávání tepla všude tam, kde není možné předávat teplo přímo ze zdroje do spotřebiče.
- Tepelné výměníky lze rozdělit do dvou základních skupin.
- Nejdůležitějším parametrem každého tepelného výměníku je předávací výkon.
Tepelný výměník - náš výběr
Tepelné výměníky Vágner Pool
Tepelné výměníky čerpadlo
Jak vybrat tepelný výměník
Použití
Výměna tepla probíhá vedením přes materiál stěn. Stěny oddělují obě média od sebe: chladnější se ohřívá, teplejší se ochlazuje. Médium je obvykle kapalina (např. voda, olej), může jít také o plyn. V některých případech výměník slouží i ke změně skupenství jednoho nebo obou médií, chová se potom jako kondenzátor nebo výparník.
Ve výměníkových stanicích odebírají teplo z horké páry, aby se rozvedlo do bytů (teplá voda, vytápění). V domácnostech výměníky předávají teplo do místností (radiátory, otopná tělesa). V automobilech či v průmyslu k chlazení, v chladničkách i v bojlerech. Teplovodní výměníky jsou součástí klimatizací a tepelných čerpadel.
Tepelný výměník může být sučástí akumulační nádrže, iStock /Douglas Cliff
Typy
Tepelné výměníky lze rozdělit do dvou základních skupin.
Trubkové výměníky
Trubkové tepelné výměníky jsou jednoduchá zařízení, která se skládají z jedné nebo více stočených trubek, kde přestupní plochu tvoří vnější plášť této trubky. Typickým příkladem těchto výměníků jsou integrované tepelné výměníky v zásobnících teplé vody nebo v akumulačních nádržích. Tyto výměníky jsou jednoduché, mají malou tlakovou ztrátu (jedná se pouze trubku). Další výhodou je jejich nízká cena.
Nevýhodou je jejich nízký přestupní koeficient, což znamená, že pro předání i relativně malého výkonu potřebují velkou přestupní plochu. Proto se tyto výměníky používají v systémech, které pracují maximálně v řádech několika desítek kilowat a zároveň není požadavek na malý teplotní rozdíl mezi topnou a ohřívanou kapalinou. Jejich použití je tak omezeno na relativně malé solární systémy (1 kolektor potřebuje pro optimální provoz cca 0,5 m2 trubkového výměníku), tepelná čerpadla s výkony do cca 10 kW a na vysokoteplotní zdroje.
Deskové výměníky
Deskové tepelné výměníky mají přestupní koeficient až 10x vyšší než trubkové výměníky a předávací výkon těchto výměníků může být až v řádech stovek kilowatů. Deskové tepelné výměníky nelze použít jako integrované, z čehož plyne i jejich nevýhoda – je nutné použít oběhové čerpadlo jak na topnou stranu, tak i na ohřívanou.
U integrovaných trubkových výměníků je oběhové čerpadlo obvykle potřeba pouze jedno. Investiční náklady jsou tedy u varianty deskového výměníku obvykle vyšší, a jsou vyšší i provozní náklady, neboť je třeba počítat s téměř dvojnásobným elektrickým příkonem na pohon oběhových čerpadel.
Obrovskou výhodou těchto výměníků je velká variabilnost ve velikostech a typech provedení, možnost navrhnout výměník i na extrémně malý teplotní spád a předání velkého topného výkonu.
Bazénové výměníky
Tepelné výměníky jsou svojí konstrukcí speciálně navrženy pro vytápění bazénové vody. Nejvýhodnější je použití tohoto celonerezového výměníku při ohřevu vody plynovým nebo jiným kotlem, tepelným čerpadlem, popřípadě solárními kolektory. Speciální konstrukce výměníku omezuje průtok tak, aby v maximální míře zajistil přívod tepla a zároveň byl minimalizován tlak v topném systému.
Výběr konkrétního výměníku byste měli přenechat odborníkům, iStock /grafvision
Výkon
Nejdůležitějším parametrem každého tepelného výměníku je předávací výkon. Ten se však mění s mnoha faktory, zejména s teplotním rozdílem mezi topnou a ohřívanou stranou výměníku, která je označována jako teplotní spád výměníku, nebo také střední teplotní rozdíl výměníku, průtokem v topné i ohřívané straně výměníku a s typem protékající kapaliny.
- Nelze proto jednoznačné udávat výkony tepelných výměníků bez upřesnění provozních podmínek, ve kterých budou pracovat. Obecně platí, že čím vyšší je teplotní rozdíl mezi topnou a ohřívanou stranou a čím jsou vyšší průtoky na obou stranách výměníku, tím je vyšší i předávací výkon výměníku.
- Tepelné výměníky se vždy navrhují pro konkrétní aplikace a podmínky provozu. Pro aplikaci výměníků se solárním systémem, tepelným čerpadlem nebo kondenzačním kotlem je nutné navrhnout tepelný výměník pro nízký teplotní spád neboli nízký rozdíl mezi topnou a ohřívanou stranou.
- Vyšší teplotní spád znamená vyšší pracovní teplotu solárního systému nebo tepelného čerpadla, jeho horší účinnost, resp. topný faktor. Čím je navržený teplotní spád tepelného výměníku vyšší, tím je potřebná velikost výměníku nižší a tedy i investice do výměníku bude nižší. Proto u systémů nebo zdrojů, u kterých se nekladou vysoké nároky na co nejnižší teplotu zdroje, postačují výměníky, které jsou menší a levnější. Typickým příkladem jsou například systémy s běžným plynovým kotlem, elektrokotlem nebo s kotlem na tuhá paliva, protože při vyšší pracovní teplotě těchto zdrojů neklesá jejich účinnost.
Ceny
Ceny tepelných výměníků začínají na ceně cca 4 000 Kč a šplhají se až k desítkám tisíc korun. Výběr vhodného tepelného výměníku byste měli řešit s odborníky, kteří vám s výběrem pomohou.
Víte, že…?
Návrh tepelného výměníku je v každém systému velice důležitý a většinou na něm závisí funkčnost a účinnost celého systému.
