Теплообменник для подключения полотенцесушителя.

Доброго всем дня. Заинтересовался темой подключения полотенцесушителя через теплообменник в ходе неторопливого ремонта ванной и в ожидании отпуска, когда квартира освободится и можно будет без опасений кары со стороны домочадцев отключить воду, вызвать сварщиков и некоторое время после их ухода подключать новую полипропиленовую разводку. Про теплообменники знаю понаслышке, а также про него недавно упоминал Дмитрий Григорьевич Техник-сан и на ютубе встречались ролики Петра Welplum. Почитал все, что нашел на эту тему, про судя по всему ныне невыпускающийсяТВЭК, про самодельные теплообменники и хочу представить на ваш суд то, что нарисовалось в моем воображении. Сразу оговорюсь - я работаю на производстве и у меня есть доступ к любой сварке - электродуговой электродной, аргоновой, полуавтомату и, с недавних пор, даже лазерной, поэтому технологические сложности оставим на случай, если остальное окажется правильным и работоспособным. Теплообменник предполагается для подключения М-образного полотенцесушителя (панически опасаюсь чужих сварных швов и протечек через них) к стояку ГВС. Сам теплообменник пока видится следующей конструкции.

1. Покупаю оцинкованную ВГП трубу 1" (нынешний стояк выполнен из такой же трубы)

2. Вдоль навариваю несколько, штук 8-10, стальных полос длиной 500 мм и шириной 20-25 мм. Это будет нечто вроде элемента, увеличивающего площадь теплообмена.

3. На трубу надевается кожух, у которого нижняя часть заранее заварена крышкой с отверстием диаметром чуть больше 1", а сверху на трубу надевается такая же крышка. Верхняя крышка приваривается к кожуху, а затем крышки привариваются к центральной трубе так, чтобы оребрение оказалось посередине кожуха. На картинке для наглядности кожух и крышки показаны полупрозрачными.

4. К боковой стенке кожуха привариваются 2 резьбовых отвода с расстоянием между ними 800 мм симмметрично относительно высоты кожуха. Это отводы для подключения полотенцесушителя с межосевым расстоянием 600 мм и уклоном труб к нему.

5. К верхней и нижней крышке привариваются еще 2 резьбовых отвода. Нижний отвод - для слива воды в случае необходимости, верхний - для залива воды, для выпуска воздуха (напомню - полотенчик М-образный, без кранов Маевского) и как пространство для некоторого увеличения объема воды при нагреве.

6. Выше кожуха приваривается Г-образный отвод ГВС (он развернут несколько назад, к стене, это вынужденная мера из-за компоновки моего санузла, не обращайте внимания).

На самом деле пункты 4-6 (про приваривание отводов) будут сделаны заранее, то есть отводы уже будут приварены к крышкам, кожуху и трубе, просто для наглядности вынес их отдельно.

Далее срезается средняя часть имеющегося стояка и вваривается вот эта заготовка. Кожух оборачивается теплоизоляцией и стягивается стяжками. Трубы ППР 25 через комбинированные муфты подключаются к боковым отводам кожуха (возможно даже без американок и кранов, хотя они уже куплены, но ИМХО становятся не особо нужны). Нижний отвод закрывается заглушкой (можно поставить шаровой кран), через верхний отвод заливается вода до определенного уровня (условно говоря, до середины отвода), на некоторое время оставляется для устаканивания (выхода воздуха, расширения из-за нагрева, после чего также закрывается заглушкой или шаровым краном. Такова идея в целом. Дальше нюансы: количество и размеры полос-лепесток (наверное, желательно побольше, а ширину можно уменьшить), форма и размер кожуха (можно взять круглую трубу) и так далее.

Теплообменник должен находится ниже плотенцесушителя. Кратко верхний вход ПС должен быть выше верхнего отвода ТО. Пластины на трубу - абсолютно не нужны, а то и вредны, так как на большой площади трубы сожжете цинк. И достаточно двух отводов. На нижний накрутите тройник для слива, а у ПС тройник для залива.

ulfdalir написал: форма и размер кожуха (можно взять круглую трубу)

круглая труба будет меньше подвержена деформации от давления теплоносителя и равномернее нагружает сварные швы дна и крышки.

Не усложняйте конструкцию: достаточно двух вертикальных отводов (снизу и сверху), а уже на их обвязке установите сливной/заливной краны и воздухоотводчик.

Оребрение полезно, но для его эффективности нужно хорошо проварить швы. Это выжгет оцинковку и высок повысит риск продольной деформации (напряжений) центральной трубы. Такие конструкции (с длинными швами) неплохо отжечь целиком (в печи градусах при 800-900).

Ilya_Kiselev написал: Пластины на трубу - абсолютно не нужны

зависит от тепловых режимов: при низкой температуре воды в стояке ГВС и жаре (летом) или ПС завешанным сухими тряпками - циркуляция может замедлиться до нуля. И важны будут единицы градусов перепада. Но если стояк ГВС всегда горячий (законные 60С) то будет работать и без оребрения.

AKI написал: циркуляция может замедлиться до нуля

Ну и что, тут замкнутый контур в котором нет шлама. Нельзя получить ПС теплее чем стояк, хоть какое там оребрение.

ulfdalir написал: Теплообменник предполагается для подключения М-образного полотенцесушителя (панически опасаюсь чужих сварных швов и протечек через них) к стояку ГВС.

В системе нет давления и можно спокойно залить не корродирующий теплоноситель. Даже если случится неверятное и контур протечет, ну сколько его объем то, литры всего. Да и протечь ему сложно, нужно как-то воздухом замещать вытекшее, а это или огромная дыра или две дыры сверху и с низу.

Ilya_Kiselev написал: Ну и что, тут замкнутый контур в котором нет шлама.

шлам тут ни при чем. Циркуляция в гравитационной системе — это разница в плотности (читай: нагреве воды). Снижая эффективность нагрева (теплопередачу), снижаем разницу температур на подаче и обратке. Только и всего.

Где вообще не понимаю - не спорю, но тут заострю внимание на следующем:

Ilya_Kiselev написал: Теплообменник должен находится ниже плотенцесушителя. Кратко верхний вход ПС должен быть выше верхнего отвода ТО.

Я в начале темы специально оговорился, что полотенцесушитель будет М-образный. Я пока не нарисовал красивую схему, а накиданными в пейнте не хочу оскорблять форумчан. Ваш вариант я грубо нарисовал в теме, которая натолкнула меня на эту идею Насколько я понимаю физику процесса, даже если тройник для залива воды и спуска воздуха (красное) сделать в самой верхней точке трубы с заранее сделанным уклоном, полностью заполнить систему водой (или другим теплоносителем не удастся. В лучшем случае останется воздушный купол от верхнего отвода теплообменника до верхней крышки (синее). Поэтому ваш вариант могу принят на веру, но с обязательным отводом в верхней точке кожуха.

Ilya_Kiselev написал: Пластины на трубу - абсолютно не нужны, а то и вредны, так как на большой площади трубы сожжете цинк.

AKI написал: Оребрение полезно, но для его эффективности нужно хорошо проварить швы. Это выжгет оцинковку и высок повысит риск продольной деформации (напряжений) центральной трубы.

Возможно. Проконсультируюсь со сварщиками, особенно с лазерной сваркой - она весьма своеобразна. Проварить не проблема. Но скорее всего тут вы правы.

AKI написал: зависит от тепловых режимов: при низкой температуре воды в стояке ГВС и жаре (летом) или ПС завешанным сухими тряпками - циркуляция может замедлиться до нуля.

Я правильно понимаю, что циркуляция при определенных условиях может как остановиться, так и сама запуститься при возвращении к "благоприятным" условиям? В крайнем случае можно применить "дефибриллятор" из искусственного охлаждения полотенчика (холодное мокрое полотенце)?

Ilya_Kiselev написал: Даже если случится неверятное и контур протечет

Я скорее переживаю за полотенцесушитель - начитался про мытарства с постоянными их заменами по причине протечек по сварным швам.

Ilya_Kiselev написал: В системе нет давления и можно спокойно залить не корродирующий теплоноситель

Антифриз для систем отопления частных домов? Масло из сгоревшего масляного обогревателя?

AKI написал: круглая труба будет меньше подвержена деформации от давления теплоносителя и равномернее нагружает сварные швы дна и крышки.

Внешняя труба (кожух) должна быть оцинкованной или можно ставить черную? Насколько ее диаметр должен быть больше диаметра внутренней трубы (стояка)? Первоначально я нарисовал огроменный кожух из квадратной трубы 100х10Ю но теперь думается, что такой большой объем воды прогреваться будет дольше, а главное - хуже, даже с учетом внешней теплоизоляции. С другой стороны, если на дюймовую трубу надеть кожух 50 мм, то пространства для воды будет слишком мало. По картинкам ТВЭКа по масштабу я бы предположил, что внешняя труба имеет диаметр миллиметров 60, но это очень на глаз.

AKI написал: Оребрение полезно, но

Если заменить оребрение медной или алюминиевой проволокой (жилой кабеля 4 или 6 квадратов), максимально плотно и туго намотанной поверх трубы и точками с некоторым шагом прихваченных к ней - это скорее иллюзия или все-таки заметная прибавка площади теплообмена?

ulfdalir написал: В лучшем случае останется воздушный купол от верхнего отвода теплообменника до верхней крышки (синее).

оставьте те отводы, которые вы нарисовали (на предыдущей схеме) для заливки/слива воды (вертикальные), но сделайте их не прямыми а Г-образными. А боковые от внешней трубы - уберите. И схема гармонизируется :)

ulfdalir написал: правильно понимаю, что циркуляция при определенных условиях может как остановиться, так и сама запуститься при возвращении к "благоприятным" условиям? В крайнем случае можно применить "дефибриллятор" из искусственного охлаждения полотенчика (холодное мокрое полотенце)?

и то и другое вы понимаете верно. Но никакого "дефибриллятора" не потребуется, циркуляция должна запускаться и поддерживаться сама. Условия любой гравитационной (читай: естественной) циркуляции - перепад температур.

ulfdalir написал: Внешняя труба (кожух) должна быть оцинкованной или можно ставить черную?

Можно черную. Для обычной воды (как теплоносителя) это вполне подходит.

ulfdalir написал: Первоначально я нарисовал огроменный кожух

Если на верхней и нижней крышках есть место под две трубы (стояк и отвод), то больше ничего и не надо. Это я к тому, что возможно сместить стояк в сторону от оси внешней трубы.

ulfdalir написал: Если заменить оребрение медной или алюминиевой проволокой (жилой кабеля 4 или 6 квадратов), максимально плотно и туго намотанной поверх трубы и точками с некоторым шагом прихваченных к ней - это скорее иллюзия или все-таки заметная прибавка площади теплообмена?

очень непросто технические сделать такой "биметалл" эффективным, а риски (в т.ч. электрохимии) увеличатся. Лучше уж совсем без ребер.

AKI написал: очень непросто технические сделать такой "биметалл" эффективным, а риски (в т.ч. электрохимии) увеличатся. Лучше уж совсем без ребер.

Да, про гальванопару я не подумал. Если только не уповать на использование дистилированной воды. Но наверное без сплошной или частой проварки хорошей теплопередачи от трубы к проводам не будет, а сплошная или частая проварка - то же самое, что ребра. Тогда пока забываем про них.

AKI написал: Если на верхней и нижней крышках есть место под две трубы (стояк и отвод), то больше ничего и не надо. Это я к тому, что возможно сместить стояк в сторону от оси внешней трубы.

Тут все упирается в вопрос необходимого диаметра кожуха. На даче есть черная толстостенная труба 100 мм, правда, ржавая, снаружи без проблем зачищу, а внутри придется шоркать шкуркой, возможно, намотанной на длинную ось, зажатую в шуруповерте. Это я к тому, что пока не понимаю потребный диаметр. Если 100 мм в самый раз, то стояк 1" остается в центре, отвод 3/4" влезает между стояком и краем кожуха.

Гармонизировал рисунок по вашему совету, но со своими дополнениями, потому что в чистом виде гармонию разглядеть не могу: нарисовал уклоны и в самой верхней точке добавил тройник, через который можно заливать воду и спускать воздух. Без них не представляю, как это может заработать. Равно как не понимаю, куда девается воздух из верхней части ТВЭКа.

И еще вопрос: а для чего вы советовали вместо прямых отводов сделать Г-образные? Почему не сделать нижний - прямой горизонтальный, верхний - прямой вертикальный (при условии, что комбинированная муфта ППР накрутится - зависит от диаметра кожуха)?

Еще не могут найти информацию или самостоятельно прикинуть, на сколько увеличится объем воды при нагреве и нужно ли оставлять пространство для расширения. Допустим, в тройник сверху вварить отрезок трубы с резьбовой муфтой на конце и заполнять систему до верха тройника (до низа трубы). Или не вваривать трубу, а просто заполнить до верха тройника, подождать нагревания и только после этого заглушить (в этом случае придется при отключении ГВС при остывании заглушку откручивать).

Для компенсации расширения-сжатия теплоносителя в верхний тройник вкрутить трубку сантиметров 5, оставить там после заливки воздушный пузырь и закрутить заглушку. Расстояние между внешней стенкой ТО и трубой должно быть не слишком большим - иначе конвекция пойдет в самом ТО, думаю, от 1 до 2х см.