325.47 Varmevekslere

325.47 Varmevekslere

Teori

En varmeveksler overfører varme fra et medium til et annet. I vann­bårne varmeanlegg overfører veksleren varme fra en væske til en annen. Overføringen skjer fra et lukket system til et annet lukket system. Varmevekslere brukes også for å utligne trykk i ulike soner.

Følgende regler gjelder for varmeoverføring:

• Varme overføres alltid fra en varmere væske (medium)
  – ­primærside til en kaldere væske – sekundærside.
• For å få til varmeoverføring må det være en temperatur­forskjell mellom de to væskene.
• Den varmemengden som overføres fra den varme væsken er lik den varmen som den kaldere væsken tar imot (minus varme­tap til omgivelsene).

Det er to hovedtyper av varmevekslere:

• Direktevirkende vekslere
  • Begge mediene har direkte kontakt med hverandre, som for eksempel et kjøletårn der vannet kjøles med direkte kontakt mot uteluften.
• Indirekte virkende vekslere
  • Mediene er skilt med en plate som varmen går gjennom. Denne typen brukes i vannbårne anlegg.

Varmen kan overføres på tre forskjellige måter:

• Stråling
  • Varmen overføres via elektromagnetisk stråling (f.eks. ­solvarme).
• Ledning
  • Varmen overføres via atomenes bevegelse: høy temperatur = stor bevegelse, lav temperatur = liten bevegelse (f.eks. overføring av varme fra kokeplaten til vannet i kjelen).
• Konveksjon
  • Varmen overføres ved direkte blanding av væskene. Overføringen kan skje naturlig gjennom at væskene har forskjellig egenvekt (densitet) eller gjennom påvirkning av for eksempel en pumpe.

Varmevekslere i vannbårne energianlegg overfører varmen kun ved ledning.

Hovedtyper av vekslere for vannbårne systemer

Det er tre hovedtyper indirekte vekslere som benyttes for vannbårne systemer:

• Platevarmeveksler – enkle (pressede/loddede) eller doble vegger, satt sammen av korrugerte plater med gummipakninger mellom.
• Rørvarmevekslere – enkle eller doble, væskene sirkulerer i rør, kan kombineres med plater.
• Spiralvekslere (coiler, eller batterier) – benyttes i vannvarmere og akkumulatorer (se 325.43).

En platevarmeveksler med dobbeltvegg er to til tre ganger så effektiv som en rørvarmeveksler og er derfor mest brukt i vanlige anlegg.

Figur 1. Eksempel på en liten, enkel plate-varmeveksler.

Figur 2. Platevarmeveksler med dobbeltvegg (Alfa Laval).

Faktorer for rett valg av veksler

• temperaturforhold på hver side av veksleren
• trykkfall over veksleren
• væsketype (medier) – vann, glykol, sprit
• væskemengde
• urenheter i væsken
• materialkvalitet (korrosivt miljø)
• størrelse (byggemål)
• smussfaktor

Varmevekslere kan være koplet som

• Motstrømsveksler – primærvæsken og sekundærvæsken ledes i motsatt strømningsretning.

eller

• Medstrømsveksler – væskene ledes i samme retning gjennom veksleren.

Motstrømsvekslere er normalt mer effektive enn medstrøms­vekslere.

• Krysstrømsveksler – væskene ledes slik at de krysser­ ­hverandres retning gjennom veksleren.

Figurene viser en platevarmeveksler og en type rørvarmeveksler (skallvarmeveksler) som kombinerer alle tre vekslingstypene.

Figur 3. Platevarmeveksler som kombinerer alle tre strømningsprinsippene (Alfa Laval).

Figur 4. Rør- og skallvarmevarmeveksler med kombinasjon av ­medstrøm, motstrøm og krysstrøm.

Bruksområder

I vanlige bolig- og næringsbygg brukes varmevekslere for:

• fjernvarme
• varmtvannsforsyning
• ventilasjonsanlegg
• varmepumper

I systemer med varmevekslere bør det installeres vannbehandlingsanlegg for å hindre belegg på innsiden av veksleren. Dessuten bør det benyttes glatte rør og en strømningshastighet på over 1 m/s.