Кейсы


Теплообменная установка мощностью 1867кВт

Возможные проблемы существующей системы горячего водоснабжения:

  1. Отопительный котел на любом виде топлива, работающий по настройке контроллера на приоритет горячего водоснабжения (далее ГВС), работает продолжительное время исключительно на систему нагрева ГВС. За это время значительно расхолаживается система отопления и вентиляции, поскольку в это время, они не получает тепло от котла.

  2. Емкостный водонагреватель ГВС со встроенным греющим змеевиком, или одноступенчатый пластинчатый на подающем трубопроводе в индивидуальном тепловом пункте (далее ИТП), значительно загрязняется при работе накипью и отложениями. Продолжительные простои на их очистку или ремонт.

  3. На производстве имеется неиспользуемый греющей пар в вечернее и ночное время, или вторичные энергоресурсы.

  4. Большие затраты на электроэнергию, при нагреве горячей воды от электрокотла, или от накопительного бака с электроТЭНом.

  5. В ИТП недостаточный теплосъем от подаваемого теплоносителя городских тепловых сетей. Возвращается завышенная температура обратной воды относительно отопительного графика. Потребитель платит штрафы теплоснабжающей организации.

  6. Потребная пиковая тепловая мощность системы горячего водоснабжения, превышает установленную мощность источника тепла (котла, или разрешённой и подключенной мощности подключения тепла в ИТП от тепловых сетей).

  7. Некомфортное снабжение потребителей ГВС при пиковых нагрузках. Приходится ожидать, когда горячая вода поступит к потребителю, или если имеется расхолаживание всей системы при ее простое.

  8. Размеры имеющегося помещения, недостаточны чтобы разместить необходимую по мощности установку ГВС.

  9. Необходимость применения дорогостоящего импортного ёмкостного нагревателя ГВС, со встроенным змеевиковым нагревателем, и фирменной трубопроводной обвязкой.

  10. Значительные затраты на очистку и закупку импортных запасных частей (уплотнительных прокладок) и замену вышедших из строя пластин теплообменников.

Типичный емкостный нагреватель горячего водоснабжения с греющими змеевиками, импортного призводства.

Загрязнения пластинчатого теплообменника

Что можно сделать, если существуют проблемы, описанные выше:

Вариант 1.

Установить систему Рис.1, в случае греющей воды с переменной температурой. Особенно такая система применима в индивидуальных-тепловых пунктах (ИТП), подключенных к тепловым сетям, работающим по отопительному графику с переменной температурой подачи, в зависимости от температуры наружного воздуха, или при работе от локального водогрейного котла, работающего с переменной температурой подачи.

Система работает следующим образом:

Нагретая горячая вода разбирается к потребителю из верхней части бака-аккумулятора 1, бак оборудован слоем теплоизоляции, для того чтобы избежать тепловых потерь, во внешнюю среду, рециркуляция ГВС от потребителя подключена к средней части бака 1. По мере расходования горячей воды, уровень холодной воды в баке 1 поднимается вверх, и когда он достигает верхнего датчика температуры 10 (термостата), включается насос зарядки бака 3 и начинается прогрев воды через теплообменный агрегат. Начинается обратный процесс, подогретая вода начинает заполнять объем бака, уровень же холодной воды опускается вниз, и при достижении холодной водой нижнего датчика 9, насос выключается, прогрев воды завершается. Существует такая называемое термическое расслоение (стратификация) горячей и холодной воды, они практически не смешиваются в баке, и представляют из себя разделенные слои. Сверху-горячий, посередине-теплый, снизу-холодный. Эти слои перемещаются горизонтально, уровень их изменяется в процессе работы бака.

Остывшая вода из нижней части бака 1 отбирается насосом 3, смешивается с холодной водой из водопровода, нагревается в теплообменнике 2, и затем возвращается в верхнюю часть бака 1.

Стратификация воды в баке-аккумуляторе ГВС, на различных режимах работы.

Рис. 1

Насос зарядки бака 3, включается только при достижении температуры на датчике выхода воды из теплообменника, это необходимо, чтобы не нарушить термическое расслоение (стратификацию) в баке.

Необходимый расход нагреваемой воды настраивается при помощи балансировочного клапана 8.

Трехходовый смесительный клапан 12 смешивает подающую и обратную воду греющего контура перед подачей ее на теплообменник посредством насоса 4.

Против обызвествления проточного теплообменника, температура ГВС не должна превышать 60 °C, при этом нагреваемая вода подается в межтрубное пространство теплообменника. Предохранительный клапан 6, необходимо установить выше уровня верхней кромки накопительного бака, для защиты его от загрязнения и высоких температур.

Термическая дезинфекция (стерилизация воды, против образования бактерий-Легионелла, обеспечивается внешним контроллером управления, и его настройкой на периодический прогрев системы.

Основная нагрузка обеспечивается длительной производительностью проточного теплообменника Forcel.

При пиковой же нагрузке необходимый дополнительный расход горячей воды, обеспечивается объемом бака 1.

По завершении или вовремя разбора ГВС, объем бака 1 нагревается во внешнем теплообменнике 2 до установленной температуры.

По окончании зарядки и заполнении бака-аккумулятора, подогретой водой, циркуляционный насос 3 бака и насос 4 греющего контура выключаются.

При нормальных температурах греющего контура и контура ГВС, эту систему, как правило можно использовать для нагрева исходной холодной воды общей жесткостью 3,6 моль/м3.

Вариант 2.

Рис. 2

Геликоидный проточный теплообменник Forcel

Теплообменник 2 работает в этом случае, без смесительного клапана.

Температура греющего теплоносителя должна быть ограничена 75 °C.

Температуру контура ГВС и его мощность настраивают, регулировкой расхода нагреваемой воды балансировочным клапаном 8, соответственно тепловой мощности теплообменника 2, или имеющегося источника тепла (если мощность источника тепла ниже, чем установленная мощность теплообменника).

В бак 1 поступает холодная вода из водопровода. Бак обеспечивает большие и средние объемы забора воды.

Когда слой холодной воды в баке 1 поднимется до верхнего датчика температуры (термостата) 10, включается насос зарядки бака 3 и начинается прогрев воды через теплообменный аппарат 2. При достижении же холодной водой нижнего датчика 9, насос выключается, прогрев воды завершается.

Основная нагрузка обеспечивается длительной производительностью теплообменника 2.

При пиковой нагрузке дополнительный расход горячей воды, обеспечивается объемом бака 1.

По окончании или вовремя разбора воды, объем бака вновь нагревается посредством По окончании зарядки и заполнении бака-аккумулятора, подогретой водой, циркуляционный насос 3 бака и насос 4 греющего контура выключаются.

При нормальных температурах греющего контура и контура ГВС, эту систему, как правило можно использовать для нагрева исходной холодной воды общей жесткостью 3,6 моль/м3.

Вариант 3.

Установить систему Рис.3 для нагрева ГВС при наличии насыщенного пара низкого давления. Такая система применима для установки на промышленных предприятиях, или на других объектах, имеющих в распоряжении греющий пар.

Система работает следующим образом:

Нагретая горячая вода разбирается к потребителю из верхней части бака-аккумулятора 1, рециркуляция ГВС от потребителя подключена к средней части бака 1.

Теплообменник 2 обогревается насыщенным паром низкого давления (до 1 бар.изб). В случае более высокой температуры и/или давления пара, он предварительно подготавливается в охлаждающей (ОУ), редукционной (РОУ), или редукционно-охлаждающей (РОУ) установке.

Рис. 3

Температуру контура ГВС и его мощность настраивают, регулировкой расхода нагреваемой воды балансировочным клапаном 8, соответственно тепловой мощности теплообменника 2, или имеющегося источника тепла (если мощность источника тепла ниже, чем установленная мощность теплообменника).

В бак 2 поступает холодная вода из водопровода.

Когда слой холодной воды в баке 1 поднимется до верхнего датчика температуры (термостата) 10, включается насос зарядки бака 3 и начинается прогрев воды через теплообменный агрегат 2. При достижении холодной водой нижнего датчика 9, насос выключается, прогрев воды завершается. Паровой регулирующий клапан 12 так же должен закрыться при завершении зарядки бака 1 горячей водой. Это выполняется настройкой автоматики, для недопущения перегрева воды в теплообменнике и баке.

Основная нагрузка обеспечивается длительной производительностью теплообменника 2.

При пиковой нагрузке дополнительный расход горячей воды обеспечивается объемом бака 1.

По окончании или вовремя разбора воды, объем бака вновь нагревается посредством теплообменника Forcel до заданной температуры.

По окончании зарядки и заполнении бака-аккумулятора, подогретой водой, циркуляционный насос 3 бака и насос 4 греющего контура выключаются.

При нормальных температурах греющего контура и контура ГВС, эту систему, как правило можно использовать для нагрева исходной холодной воды общей жесткостью 3,6 моль/м3.

Итог

  1. Конструкция бака упрощается, по сравнению с баком, имеющим встроенный греющий змеевик. Уменьшаются отложения накипи в баке, поскольку он служит для аккумуляции нагретой воды, а не для ее нагрева. Уменьшению образованию отложений, также способствует смешение сырой холодной и ранее подогретой, а не подогрев только сырой воды. Даже в случае появления отложений и накипи, возможные при заборе жесткой холодной воды из скважины, они могут появиться на внешнем теплообменнике, а не в накопительном баке.

  2. Снижается общий уровень свободного кислорода в замкнутой системе ГВС. Трубопроводы, бак, теплообменник служат дольше, меньше подвергаются коррозии.

  3. Внешний теплообменник легко чистится, разбирается, и при необходимости заменяется. Такой теплообменник недорог. Даже при неисправности теплообменника, бак останется исправным.

  4. Система становится гибкой и легко расширяемой, путем установки дополнительных баков-аккумуляторов в батарею, при росте нагрузки и количества подключенных потребителей ГВС. Это особенно удобно, в случае строительства, или реконструкции в несколько очередей и последовательном росте подключаемой нагрузки ГВС.

  5. Применяемый внешний теплообменники с двумя насосами и противотоком сред значительно эффективнее емкостных нагревателей, и компактнее их. Это связанно с использованием в теплообменниках Forcel, специальных теплообменных труб с геликоидной поверхностью, с повышенной турбулентностью сред в условиях эффективного теплообмена и с эффектом самоочистки.

  6. Становится выгодно заряжать бак-аккумулятор ГВС от электрокотла, при его работе на ночном тарифе.

  7. Можно использовать и накапливать тепло от солнечного коллектора.

  8. Температура воды в обратной магистрали от установки ГВС, снижается. Это очень сильно увеличивает эффективность работы современных конденсационных котлов. Или же в случае работы от тепловых сетей, способствует предотвращению штрафов, уплачиваемых в пользу теплоснабжающей организации, за высокую температуру возвращаемой воды.

  9. Сокращается продолжительная работа котла исключительно на нагрев ГВС, при наличии уставки приоритета ГВС в автоматике локальных котлов. Повышается общий уровень комфорта.

  10. Позволяет подключить большую пиковую нагрузку ГВС, чем выделила теплоснабжающая организация на ИТП.

  11. Возможна утилизация разнообразных вторичных энергоресурсов.

  12. Система бак аккумулятор с проточным теплообменником, объединяет достоинства накопительного бака-аккумулятора и проточного теплообменника. Устраняется серьёзнейший недостаток емкостных водонагревателей, их малая теплопроизводительность в течении длительного времени.

  13. Легко обеспечиваются режимы использования ГВС со сложным графиком потребления: рестораны, кафе, гостиницы, больницы, санатории, спортивные комплексы, военные части, детские учреждения, многоквартирные жилые дома.

  14. Создается высокоэффективная, компактная установка нагрева ГВС обеспечивающая самые сложные режимы эксплуатации, передающая большие количества тепла и размещаемая даже в очень малых помещениях.

  15. Улучшается прогрев всей массы воды, устраняется образование зон недостаточного прогрева с низкой температурой, с опасностью их бактериального заражения.

  16. Улучшается прогрев всей массы воды, устраняется образование зон недостаточного прогрева с низкой температурой, с опасностью их бактериального заражения.

  17. Повышается точность поддержания выходной температуры ГВС с установки, за счет применения эффективного схемного решения, автоматики управления и точного измерения температуры воды, путем установки 2 датчиков температуры (термостатов) в погружные гильзы длиной 200 мм вваренные непосредственно в бак-аккумулятор, по сравнению с измерением температуры на проточной трубе от пластинчатого теплообменника.

  18. Обеспечивается моментальное получение горячей воды потребителями, без каких-либо ожиданий.

  19. Снижается разница температур между горячей и холодной средой при теплообмене, что увеличивает срок службы оборудования.

На что обратить внимание

При непродолжительных пиках водопотребления, применяется небольшой бак-аккумулятор с мощным теплообменником;

При больших пиках водопотребления с протяженными паузами, требуется большой бак-аккумулятор, с не большим теплообменником;

Для комфортного режима водопотребления ГВС на всех режимах, требуется большой бак-аккумулятор, с мощным теплообменником.