Výměníky tepla v systémech TUV: Úspory na novém schématu zapojení

Nákupem a instalací zařízení pro výměnu tepla pro systémy zásobování teplou vodou pro sítě ohřevu vody můžete snížit své náklady téměř o 30 %. Těchto úspor je dosaženo použitím deskových výměníků tepla Ridan, zapojených podle schématu „nízké návratnosti“. Hovoříme o použití paralelního okruhu se sníženou teplotou zpátečky, spotřebovávajícího podobné množství chladicí kapaliny topení, namísto dvoustupňových okruhů zásobování teplou vodou.

Historická odchylka

Donedávna se v ruských podmínkách používaly trubkové výměníky tepla (typ OST) v systémech zásobování teplem, včetně přípravy teplé vody pro obyvatelstvo. Jejich široké použití je způsobeno relativní snadností výroby; mohly být vyráběny téměř v jakémkoli mechanickém výrobním prostředí. Pokud jde o jejich technické a provozní vlastnosti, vyvstává však řada otázek o vhodnosti jejich dalšího použití pro systémy ohřevu vody.

Hlavními nevýhodami trubkových výměníků tepla jsou extrémně nízký koeficient prostupu tepla a v důsledku toho vysoké ukazatele hmotnosti a velikosti; pro zajištění vysokého odvodu tepla je nutné instalovat vícedílné konstrukce, které jsou těžké a zabírají velkou plochu. To přirozeně ovlivňuje cenu samotných výměníků, náklady na jejich instalaci a údržbu.

Vzhled deskového výměníku tepla v Rusku v 80. letech minulého století byl jako účinek explodující bomby. Na jedné straně tlaková vlna prorazila hradbu technického konzervatismu a deskový výměník se prohlásil za účinný prostředek přenosu tepla. Byly ale také oběti výbuchu – ti, kteří se popálili kvůli nesprávnému výběru nebo nesprávné instalaci výměníku tepla. Postupem času byly nuance vyhlazeny a deskový výměník tepla pevně zaujal své místo v ruských systémech zásobování teplem.

Hlavní oblastí použití deskových výměníků tepla v městském zásobování teplem jsou v současnosti teplovodní systémy, kde efektivně nahrazují zastaralý trubkový výměník tepla.

Zásady výstavby stávajících schémat zásobování teplou vodou (TUV).

V současné době v Rusku existují tři hlavní systémy zásobování horkou vodou, které využívají výměníky tepla: paralelní jednostupňový systém zásobování horkou vodou; dvoustupňový smíšený systém TUV; dvoustupňový sekvenční systém TUV.

Nejjednodušší a nejlevnější je paralelní obvod. Ohřev vody probíhá v jednom výměníku tepla. Deskový výměník TUV je instalován paralelně k topnému systému, v sérii s regulačním ventilem. Regulace se provádí jedním ventilem a spočívá v udržování konstantní teploty ohřívané vody v závislosti na objemu spotřeby vody.

Schéma je jednoduché a spolehlivé. Při obvyklém přístupu k výběru výměníku tepla (pro teplotní režim v bodě „zlomu“ teplotního grafu) pro zásobování teplou vodou je však toto schéma z hlediska spotřeby topného média nejvíce nehospodárné. Ve srovnání s dvoustupňovým systémem spotřebuje zařízení vybavené systémem paralelního zásobování horkou vodou více chladicí kapaliny při stejném zatížení. Použití takového schématu v městském měřítku vede ke zvýšení počtu čerpacích stanic a průměrů potrubí topné sítě.

Aby se snížila spotřeba chladicí kapaliny a tím i náklady na její dopravu, vyvinuli ruští inženýři dvoustupňová schémata, která umožňují využít teplo vratné vody topného systému pro předehřev počáteční studené vody. Princip je založen na ekonomizéru a ohřívači. Teplá voda je v tomto případě připravována pomocí dvou výměníků tepla. Deskový výměník prvního stupně je instalován na vratném potrubí otopného systému v sérii s ním. Funguje jako ekonomizér. V něm se studená voda ohřeje na 30-40°C, poté se přivede do druhého stupně a horkým chladivem se ohřeje na požadovanou teplotu, obvykle 60°C. Druhý stupeň je v závislosti na okruhu zapojen paralelně nebo sériově s topným systémem.

Použití dvoustupňových okruhů umožňuje při stejném zatížení dodávky teplé vody ušetřit až 40 % chladicí kapaliny vzhledem k její spotřebě pro paralelní okruh. To je obrovské plus, protože kromě úspory chladicí kapaliny v takových schématech je vratná teplota výrazně nižší, než vyžaduje teplotní plán, což vede ke zvýšení účinnosti zdroje tepla.

Nicméně podle zákona zachování energie: „pokud někde něco dorazilo, pak se něco někde snížilo“. Aby takové systémy fungovaly, je nutné velmi kompetentně vybrat výměníky tepla, spojující hydraulický režim systému zásobování horkou vodou s topným systémem, protože první stupeň je vždy zapojen do série s topným systémem a je dalším „parazitním“ odporem pro chladicí kapalinu topného systému.

Nesprávný výběr teplovodních výměníků tepla může vést nejen k nedostatku teplé vody pro obyvatele, ale také ke špatnému provozu samotného topného systému, což v zásadě může vést k havarijním situacím. Z toho vyplývá, že výběr zařízení pro takový systém zásobování teplou vodou by měl provádět kvalifikovaný odborník, který je schopen propojit stupně systému zásobování teplou vodou mezi sebou, s topným systémem a s regulačním ventilem.

A samozřejmě, dvoustupňové systémy zásobování teplou vodou jsou dražší, protože pro provoz vyžadují dva deskové výměníky tepla a náklady na instalaci jsou také vyšší. Náklady na takový systém jsou 2-4krát vyšší než paralelní, v závislosti na poměru zatížení vytápění a dodávky teplé vody. Tento nárůst ceny je způsoben především výměníkem prvního stupně, což je patrné zejména při nízkém zatížení. V tomto případě je spotřeba studené vody malá, ale k jejímu ohřevu musí prvním stupněm projít velký průtok chladicí kapaliny z topného systému a druhého stupně. Poměr nákladů v tomto případě může dosáhnout pěti. Přirozeně rostou rozměry/náklady prvního stupně s prakticky nezměněným výkonem.

Jak vidíte, se všemi výhodami dvoustupňových teplovodních otopných systémů existuje i spousta nevýhod. No, technologie bez toho neexistuje. Jak se říká, ideální systémy neexistují. Přesto se nabízí otázka: je možné vytvořit systém zásobování teplou vodou, který by spojoval jednoduchost a spolehlivost paralelního okruhu a úsporu chladiva dvoustupňových okruhů? Zkusme na to odpovědět.

Paralelní okruh TUV se „sníženou zpátečkou“

Vraťme se na začátek článku, kde jsme hovořili o účinnosti deskového výměníku. Co když pro paralelní okruh použijeme výměník, který není navržen, jak by měl být, pro bod zlomu teplotního grafu, ale s výrazným podhodnocením teploty vratné vody?

Takové podhodnocení okamžitě umožňuje efektivní snížení spotřeby topné chladicí kapaliny. Počínaje teplotou zpátečky 25 °C se rozdíl v průtoku u paralelních a dvoustupňových smíšených systémů stává nevýznamným. Nyní se pokusme pochopit, co toto použití deskového výměníku tepla, připojeného podle takového schématu, dává. Za prvé se jedná o jednoduché paralelní schéma, za druhé, spotřeba topného chladiva je maximálně blízká nebo v některých případech nižší než spotřeba pro dvoustupňové schéma.

Vytvoření takového schématu je však možné pouze pomocí deskového výměníku tepla, protože pokus o jeho vytvoření na trubkových zařízeních vede ke zvýšení počtu sekcí a plochy, kterou zabírají, a samozřejmě i nákladů, jako u dvoustupňového schématu.

Při porovnání nákladových a technických ukazatelů dvoustupňového smíšeného systému a nového paralelního systému, navrženého pro stejné provozní podmínky, zjistíme, že ekonomický efekt vašich kapitálových investic z realizace paralelního systému zásobování teplou vodou s podchlazeným vratným potrubím roste s nárůstem odběru teplé vody a je v průměru 25-30 %. Kromě toho jsou náklady na instalaci a provoz jednoho výměníku téměř dvakrát nižší.

Shrnutí

Odmítnutí dvoustupňových schémat a použití nového schématu dodávky teplé vody se sníženou teplotou zpátečky vám umožní dosáhnout následujícího:

• výrazně ušetřit peníze (až 30%) v počáteční fázi při nákupu a instalaci deskových výměníků tepla pro zásobování teplou vodou;
• udržovat stejnou spotřebu chladicí kapaliny jako při použití dvoustupňového schématu;
• zjednodušit celkový systém vytápění: nezávislost otopného systému na systému zásobování teplou vodou.

S přihlédnutím k doporučením SP 41-101-95, s kompetentním technickým a ekonomickým zdůvodněním, je možné připojit systém zásobování teplou vodou podle jakéhokoli schématu, které poskytne maximální zisk z technického hlediska a uspokojí potřebu lidí na teplou vodu.

Pokrok se nezastaví, a pokud nám nové energeticky účinné technologie umožňují vyřešit staré problémy, měly by být použity.