Здавна в умовах Російського буття застосовуються кожухотрубні теплообмінники (типу ОСТ) в системах теплопостачання, в тому числі і для приготування гарячої води для населення. Широке застосування їх обумовлено відносною простотою виготовлення, вони могли проводитися в умовах практи-но будь-якого механічного виробництва. Однак коли мова заходить про їх технічних та експлуатаційних-них властивості, то виникає маса питань про доцільність подальшого їх застосування для водяних систем теплопостачання.
Найголовніші недоліки кожухотрубних теплообмінників це вкрай низький коефіцієнт теп-лопередачі і як наслідок високі масогабаритні показники. Тобто для забезпечення високого тепло-знімання, потрібно встановлювати багатосекційні конструкції, що мають велику вагу і займають більшу площу. Це природним чином позначається на ціні самих теплообмінників вартості їх монтажу та обслуговування.
Поява в 80 роках минулого століття в Росії пластинчастого теплообмінника було подібно до ефекту бомби, що розірвалася. З одного боку вибухова хвиля пробила пролом в стіні технічної кон-серватівності і пластинчастий теплообмінник заявив про себе як про ефективний засіб передачі теп-ла. Але були й постраждалі від вибуху - ті, хто обпеклися на неправильному підборі або неграмотної ус-зупинку теплообмінника. Але з часом нюанси згладилися, і пластинчастий теплообмінник міцно за-понял своє місце в Російських системах теплопостачання.
Основне місце використання пластинчастого теплообмінника в комунальному теплопостачанні на сьогоднішній момент складають системи гарячого водопостачання, де він ефективно витісняє уста-Ревшов Кожухотрубний теплообмінник.
Принципи побудови існуючих схем гарячого водопостачання.
Зараз в Росії існують три основні схеми гарячого водопостачання (ГВП) в яких викорис-зуются теплообмінники, це: паралельна одноступінчата схема ГВС; двоступенева змішана схе-ма ГВС; двоступенева послідовна схема ГВС.
Найпростіша і відповідно недорога це паралельна схема. Нагрівання води відбувалосядит в одному теплообміннику. Теплообмінник ГВС встановлений паралельно системі опалення послідовно з регулюючим клапаном. Регулювання здійснюється одним регулюючим клапаном і за-лягає у підтримці постійної температури нагрітої води в залежності від величини водоразбо-ра. Схема проста і надійна як автомат Калашникова. Однак при звичайному підході до підбору теплооб-менника (на температурний режим в точці "зламу" температурного графіка) для ГВП ця схема сама неекономічна в плані витрати гріючої теплоносія. Тобто в порівнянні з двоступеневої схемою об'єкт, обладнаний паралельною схемою ГВС, буде споживати більше теплоносія при тих же самих навантаженнях. Що при використанні такої схеми в масштабах міста веде до збільшення насосних станцій і діаметрів тепломережні труб.
Для зниження витрат теплоносія і відповідно витрат на його транспортування Російські інженери розробили двоступінчасті схеми дозволяють використовувати тепло зворотної води системи опалення для попереднього підігріву вихідної холодної води. В основу покладено принцип еконо-Майзер і догрівачі див. [2]. Тобто приготування води гарячого водопостачання ведеться на двох теплооб-менник. Теплообмінник першого ступеня встановлюється на зворотному трубопроводі системи опалення послідовно з нею. Він працює як економайзер. У ньому холодна вода підігрівається до 30-40 ° С. За-тим підігріта вода подається в другу сходинку і догрівається до необхідної температури, зазвичай 60 ° С, гарячим теплоносієм. Другий ступінь включається паралельно або послідовно системі опалювання-ня в залежності від схеми.
Застосування двоступеневих схем дозволяє при однаковому навантаженні ГВС економити до 40% теп-лоносітеля щодо його витрати для паралельної схеми. Це величезний плюс, тому що крім еко-номии теплоносія в таких схемах температура "обратки" істотно нижче ніж потрібно за темпера-турне графіком, що веде до збільшення ККД джерела тепла.
Однак за законом збереження енергії: "якщо щось десь прибуло, то значить, щось десь вибуло". Для працездатності таких схем слід дуже грамотно підбирати теплообмінники, ведучи ув'язку гід-равліческого режиму системи ГВП з системою опалення. Т.к. завжди перший ступінь включена послідовно системі опалення і вона є додатковим "паразитним" опором для тепло-носія системи опалення. Неправильний підбір теплообмінників ГВП може привести не тільки до не-статку гарячої води у мешканців, а й до поганої роботи самої системи опалення, що в принципі може вести аварійних ситуацій. Звідси випливає, що підбір обладнання для такої схеми ГВС повинен вес-ти кваліфікований фахівець, здатний пов'язати щаблі системи ГВС між собою, з системою оте-полонить і з регулюючим клапаном.
І природно двоступінчасті схеми ГВС дорожчі тому вимагають для роботи два теплооб-менника, крім того витрати на монтаж двоступеневої схеми ГВС також вище. Її вартість відноси-тельно паралельної схеми вище в 2-4 рази залежно від співвідношення навантажень опалення та ГВП. Та-кое подорожчання в основному дає теплообмінник першого ступеня, особливо це помітно при малій величи-не співвідношення навантажень. В цьому випадку витрата холодної води невеликий, але для його нагрівання через перший ступінь повинен пройти велика витрата теплоносія з системи опалення та другого ступеня. Співвідносячи-шення витрат у цьому випадку може досягати 5. Природно габарити / вартість першого ступеня ростуть при практично незмінній потужності.
Як видно, що при всіх плюсах двоступеневих схем нагріву гарячої води існує і маса мінусів. Ну, без цього в техніці і не буває. Як говориться, ідеальних систем не існує. Але все-таки виникає питання: чи можливо створити таку систему гарячого водопостачання, яка поєднувала б у се-бе простоту і надійність експлуатації паралельної схеми і економію теплоносія двоступеневих схем? Спробуємо на нього відповісти.
Паралельна схема ГВС із заниженою температурою "обратки".
Повернемося до початку статті, де велася мова про ефективність пластинчастого теплообмінника. Що якщо для паралельної схеми використовувати пластинчастий теплообмінник, розрахований не як належить на точку зламу температурного графіка, а із суттєвим заниженням температури зворотної води? Причому таке заниження відразу дозволяє ефективно знижувати витрата гріє теплоносія
Починаючи з температури "обратки" в 25 ° С різниця у витратах для паралельної і двоступеневої змішаною схем стає незначною. Тепер спробуємо зрозуміти, що дає таке використання пластинчастого теплообмінника включеного за такою схемою. По перше: це проста паралельна схема, по друге: витрата гріє теплоносія максимально наближений або в деяких випадках нижче ніж витрата для двоступеневої схеми.
Однак можливість створення такої схеми з'явилася тільки з появою пластинчастого тепло-обмінника тому спроба створити її на кожухотрубних апаратах веде збільшення числа секцій і відповід-ного до вартості та займаної ними площі не менше ніж для двоступеневої схеми. Спробуємо тепер порівняти вартісні і технічні показники двоступеневої змішаної схеми і нової парал-лельно схеми розрахованих на одні й ті ж умови роботи. Економічний ефект по капіталовкладень-вам від впровадження паралельної схеми ГВС з переохолодженої "обратку" росте зі збільшенням навантаженням-ки ГВП і в середньому дорівнює 25-30%. Крім того монтажні та експлуатаційні витрати на один теплооб-менник нижче ніж на два рази.
Якщо розглядати питання в масштабах Росії то ефект буде колосальним.
І до того ж нашій людині набагато приємніше працювати з такою системою ГВП, яку він розумі-ет, яка добре регулюються і практично не впливає на систему опалення.
Резюмуючи: - відмова від двоступеневих схем і застосування нової схеми ГВС із заниженою темпі-ратури "обратки" дозволяє досягти наступного:
- суттєво економити кошти (до 30%) на початковому етапі при закупівлі та монтажу теплооб-менников гарячого водопостачання
- зберегти ті ж витрати теплоносія, що і при використанні двоступеневої схеми;
- спростити загальну систему теплопостачання - незалежність системи опалення від системи ГВС.
Загалом як кажуть в СП 41-101-95 при грамотному техніко-економічному обгрунтуванні можна підключати систему ГВП по будь-якій схемі, яка дає максимальний виграш у технічному плані і забезпе-безпечує потреба людей в гарячій воді.
Автор цієї статті сподівається, що вона послужить як раз таким обгрунтуванням для узгоджувальних орга-нізацій. Прогрес не стоїть на місці, і якщо нові енергоефективні технології дозволяють вирішувати ста-які проблеми, то їх потрібно використовувати.
Література.
|
Дана стаття є скороченим більш ніж в 3 рази варіантом і приводиться без техніко-економічних викладок і обгрунтувань.
Немає коментарів:
Дописати коментар