ВВЕДЕНИЕ
В сегодняшнем материале расскажем , как можно сократить свои расходы почти на 30% при приобретении и установке теплообменного оборудования для систем горячего водоснабжения водяных тепловых сетей. Такую экономию даёт использование пластинчатых теплообменников «Ридан», включённых по схеме «с заниженной обраткой». Здесь речь идёт о параллельной схеме с пониженной температурой «обратки», потребляющей аналогичное количество греющего теплоносителя, взамен двухступенчатых схем горячего водоснабжения.
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
До недавнего времени в системах теплоснабжения применялись кожухотрубные теплообменники (типа ОСТ), в том числе и для подготовки горячей воды для населения. Их повсеместное использование объясняется относительной простотой изготовления — они могли выпускаться в условиях почти любого механического производства. Однако, когда речь заходит об их технических и эксплуатационных параметрах, то возникает множество вопросов о целесообразности их дальнейшего применения для водяных систем теплоснабжения.
Самые главные минусы кожухотрубных теплообменников, — крайне низкий коэффициент теплопередачи и, как следствие, большие массогабаритные характеристики. Для обеспечения высокого теплосъёма приходится монтировать многосекционные конструкции, обладающие большим весом и занимающие много места. Это закономерно влияет на стоимость самих теплообменников, цену их монтажа и обслуживания.
Появление в 80-х годах прошлого века пластинчатого теплообменника было похоже на эффект разорвавшейся бомбы. С одной стороны, взрывная волна пробила брешь в стене технической консервативности, и пластинчатый теплообменник зарекомендовал себя как эффективное устройство для передачи тепла. Но были и пострадавшие от взрыва — те, кто обжёгся на неправильном выборе или неграмотной установке теплообменника. Со временем нюансы сгладились, и пластинчатый теплообменник прочно занял своё место в системах теплоснабжения.
Основной сферой применения пластинчатого теплообменника на сегодняшний день являются системы горячего водоснабжения, где он успешно вытесняет устаревший кожухотрубный теплообменник.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Существуют три основные схемы горячего водоснабжения, в которых задействованы теплообменники: параллельная одноступенчатая схема ГВС, двухступенчатая смешанная схема ГВС и двухступенчатая последовательная схема ГВС.
Самая простая и недорогая — параллельная схема. Нагрев воды происходит в одном теплообменнике. Пластинчатый теплообменник ГВС установлен параллельно системе отопления, последовательно с регулирующим клапаном. Регулирование выполняется одним клапаном и заключается в поддержании постоянной температуры нагретой воды в зависимости от величины водоразбора. Схема простая и надёжная. Однако при обычном подходе к подбору теплообменника (на температурный режим в точке «излома» температурного графика) для горячего водоснабжения эта схема самая невыгодная в плане расхода греющего теплоносителя. По сравнению с двухступенчатой схемой объект, оснащённый параллельной схемой горячего водоснабжения, будет расходовать больше теплоносителя при тех же самых нагрузках. Использование такой схемы в масштабах города ведёт к увеличению насосных станций и диаметров теплосетевых труб.
Для снижения расходов теплоносителя и, таким образом, затрат на его транспортировку инженеры разработали двухступенчатые схемы, позволяющие применять тепло обратной воды системы отопления для предварительного нагрева исходной холодной воды. В основу заложен принцип экономайзера и догревателя. В этом случае приготовление воды горячего водоснабжения ведётся на двух теплообменниках. Пластинчатый теплообменник первой ступени ставится на обратном трубопроводе системы отопления последовательно с ней. Он работает как экономайзер. В нём холодная вода подогревается до 30–40°С, затем она поступает во вторую ступень и догревается до требуемой температуры, обычно 60°С, горячим теплоносителем. Вторая ступень включается параллельно или последовательно системе отопления в зависимости от схемы.
Применение двухступенчатых схем позволяет при одинаковой нагрузке горячего водоснабжения экономить до 40% теплоносителя относительно его расхода для параллельной схемы. Это огромный плюс, так как помимо экономии теплоносителя в таких схемах температура «обратки» существенно ниже, чем требуется по температурному графику, что приводит к увеличению КПД источника тепла.
Однако по закону сохранения энергии: «если что-то где-то прибыло, то значит, что-то где-то убыло». Для работоспособности таких схем следует очень грамотно подбирать теплообменники, проводя увязку гидравлического режима системы горячего водоснабжения с системой отопления, поскольку первая ступень всегда включена последовательно системе отопления и является дополнительным «паразитным» сопротивлением для теплоносителя системы отопления. Неправильный подбор теплообменников горячего водоснабжения может привести не только к нехватке горячей воды у жителей, но и к плохой работе самой системы отопления, что в принципе может вызвать аварийные ситуации. Отсюда следует, что выбор оборудования для такой схемы горячего водоснабжения должен вести квалифицированный специалист, способный увязать ступени системы горячего водоснабжения между собой, с системой отопления и с регулирующим клапаном.
И естественно, двухступенчатые схемы горячего водоснабжения более дорогие, так как требуют для работы два пластинчатых теплообменника, затраты на монтаж также. Стоимость такой системы в 2–4 раза выше параллельной, в зависимости от соотношения нагрузок отопления и горячего водоснабжения. Такое удорожание в основном даёт теплообменник первой ступени, особенно это заметно при малой величине соотношения нагрузок. В этом случае расход холодной воды невелик, но для его нагрева через первую ступень должен пройти большой расход теплоносителя из системы отопления и второй ступени. Соотношение расходов в этом случае может достигать пяти. Естественно, габариты/стоимость первой ступени растут при практически неизменной мощности.
Как видно, при всех плюсах двухступенчатых схем нагрева горячей воды существует и масса минусов. Ну, без этого в технике не бывает. Как говорится, идеальных систем не существует. Но всё-таки возникает вопрос: возможно ли создать такую систему горячего водоснабжения, которая сочетала бы в себе простоту и надёжность эксплуатации параллельной схемы и экономию теплоносителя двухступенчатых схем? Попытаемся на него ответить.
ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ СХЕМА ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ «ОБРАТКИ»
Вернёмся к началу статьи, где шла речь об эффективности пластинчатого теплообменника. Что если для параллельной схемы применить теплообменник, рассчитанный не как обычно на точку излома температурного графика, а с существенным занижением температуры обратной воды?
Такое занижение сразу позволяет эффективно уменьшать расход греющего теплоносителя. Начиная с температуры «обратки» в 25°С, разница в расходах для параллельной и двухступенчатой смешанной схем становится незначительной. Теперь попробуем понять, что даёт такое использование пластинчатого теплообменника, включённого по такой схеме. Во-первых, это простая параллельная схема, во-вторых, расход греющего теплоносителя максимально приближён или в некоторых случаях ниже, чем расход для двухступенчатой схемы.
Однако, создание такой схемы возможно только с применением пластинчатого теплообменника, так как попытка создать её на кожухотрубных аппаратах ведёт к увеличению числа секций и занимаемой ими площади и, конечно, стоимости, как для двухступенчатой схемы.
При сравнении стоимостных и технических показателей двухступенчатой смешанной схемы и новой параллельной схемы, рассчитанных на одни и те же условия работы, получаем, что экономический эффект Ваших капиталовложений от внедрения параллельной схемы горячего водоснабжения с переохлаждённой «обраткой» возрастает с увеличением нагрузки горячего водоснабжения и в среднем равняется 25–30%. Кроме того, монтажные и эксплуатационные затраты на один теплообменник меньше почти в два раза.
РЕЗЮМЕ
Отказ от двухступенчатых схем и применение новой схемы горячего водоснабжения с пониженной температурой «обратки» позволяет достичь следующего:
- существенно сэкономить средства (до 30%) на начальном этапе при покупке и установке пластинчатых теплообменников горячего водоснабжения;
- сохранить те же расходы теплоносителя, что и при использовании двухступенчатой схемы;
- упростить общую систему теплоснабжения: независимость системы отопления от системы горячего водоснабжения.
Учитывая рекомендации СП 41—101-95, при грамотном технико-экономическом обосновании можно подключать систему горячего водоснабжения по любой схеме, которая даст максимальный выигрыш в техническом плане и обеспечит потребность людей в горячей воде.
Прогресс не стоит на месте, и если новые энергоэффективные технологии позволяют решать старые проблемы, то их нужно использовать!
