Применение разборных пластинчатых теплообменников для подключения систем отопления и ГВС. Часть 2.

Режим работы закрытой системы теплоснабжения в межотопительный период

В отличие от открытой системы расход греющего теплоносителя в межотопительный период в закрытой системе с параллельным присоединением теплообменника ГВС определяется через максимальную нагрузку и разницу температур по графику теплоснабжения в летнем режиме. В текущем примере температуры в подающем и обратном трубопроводах в летнем режиме 70 ˚С и 40 ˚С соответственно, максимальный расход для расчетной системы составит Gгвс=10,83 т/ч, что в 2 раза больше расхода в открытой системе теплоснабжения, рассчитанной ранее. Этот расход является максимальным для системы ГВС, так как греющий теплоноситель подается с минимальной температурой. Расход теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах будет равен в следствие отсутствия водоразбора.

Часто при запросе на расчет теплообменника ГВС в опросном листе указывают расчетный зимний график для греющего контура. Но если источник корректирует температуру в зависимости от температуры наружного воздуха, то подбор теплообменника ГВС должен быть выполнен для минимальной температуры в подающем трубопроводе, как правило, это летний режим.

Иногда наихудший режим работы ГВС ошибочно определяют через максимальный расход, ориентируясь на минимальную разность температур графика теплоснабжения. Так если бы наш объект имел зимний график теплоснабжения 95/70 ˚С и dT=25 ˚С, то для такой разницы температур расход должен составить 13 т/ч, что больше расхода 10,83 т/ч при летнем графике 70/40 ˚С. Данное утверждение не применимо для определения расчетного режима, как сказано ранее, подбор должен быть выполнен при минимальной температуре греющего теплоносителя. Ниже рассмотрим работу теплообменного аппарата при повышении температуры теплоносителя в подающем трубопроводе и подтвердим данное заключение.

Как и ранее циркуляционный расход не будет учтен, работу системы ГВС с учетом циркуляции рассмотрим в отдельной теме.

Режим работы закрытой системы теплоснабжения в точке излома отопительного графика Tн= 3,3 ˚С, T``1=70 ˚С, T``2=42 ˚С

Как и в открытой системе, в точке излома графика с учетом нагрузок отопления и ГВС происходит потребление максимального расхода теплоносителя из тепловой сети. Для представленных параметров для закрытой системы суммарное максимальное потребление греющего теплоносителя Gп= 17,08 т/ч, для открытой системы 11,25 т/ч.

Система ГВС в данном случае будет работать, как и прежде на расчетном графике 70/40 ˚С. Изменение температуры обратного теплоносителя по графику теплоснабжения не отражает фактической работы теплообменника на ГВС и зависит от работы системы отопления.

Режим работы закрытой системы теплоснабжения от точки излома до расчетной температуры наружного воздуха, Tнв= −10 ˚С, T`1=108 ˚С, T`2=57 ˚С

Температура в подающем трубопроводе будет постепенно повышаться при снижении температуры наружного воздуха от точки излома графика до минимальной расчетной температуры. Фактические параметры работы теплообменника системы ГВС, расход и температура возвращаемого теплоносителя, не могут быть определены по температурному графику. Если для данных режимов сделать поверочные расчеты теплообменника, то можно отметить снижение расхода из тепловой сети и падение температуры на выходе в сеть. Это является логичным следствием того, что для нагрева одинакового объема холодной воды более горячего теплоносителя требуется меньше и остывает он сильнее. Для приведенного промежуточного режима без учета циркуляционного расхода температура на выходе в тепловую сеть из теплообменника ГВС составит 13 ˚С при расходе 3,4 т/ч. Данные цифры получены поверочным расчетом по входящим параметрам.

Суммарный расход в тепловых сетях Gп=9,65 т/ч для данного режима также будет больше расхода для аналогичного режима в открытой системе теплоснабжения Gп=7,52 т/ч.

Режим работы закрытой системы теплоснабжения в расчетный отопительный период Tнв= −24 ˚С

При максимальной расчетной температуре теплоносителя расход для покрытия расчетной нагрузки ГВС составит всего 2,28 т/ч, в отличие от открытой системы, где из подающего трубопровода теплоноситель в этом режиме не разбирается. Для расчетного зимнего периода максимальный сетевой расход для обеспечения отопления и ГВС составит 8,53 т/ч. С уменьшением расхода по греющему контуру температура на выходе из теплообменника без учета влияния циркуляции будет стремиться к 7 ˚С по поверочному расчету.

Организация узла подготовки ГВС

Установка теплообменного оборудования в системе ГВС позволяет сделать независимым внутренний контур от влияния давлений в тепловой сети. Если давления воды в водопроводе не хватает для обеспечения работы системы ГВС, то все необходимые мероприятия по его поддержанию правильно организовать в водомерном узле на насосной станции, которая должна быть рассчитана на покрытие потребностей холодного и горячего водоснабжения. В тепловом пункте организуется поддержание требуемой температуры подаваемого теплоносителя и гидравлическая увязка циркуляционных колец.

При параллельном подключении теплообменника системы ГВС регулирующую арматуру возможно разместить на обратном трубопроводе, где температура теплоносителя существенно ниже. Данное решение позволит дросселировать большие перепады давлений исходя из кавитационного расчета, что поможет сэкономить на установке дополнительного регулятора давления. Следует отметить, что расчет кавитационного режима должен быть произведен независимо от места установки клапанов, так как при определенных условиях вода может закипеть при температурах меньше 100 ˚С. Дополнительно более низкая температура рабочей среды увеличивает срок эксплуатации оборудования.

Для данной системы можно сделать следующие заключения:

• потребитель получает воду более высокого качества;
• упрощается организация узла горячего водоснабжения в следствии независимости внутреннего и наружного контуров;
• водоподготовка на источнике обеспечивает покрытие только утечек в тепловых сетях, что позволяет сэкономить на данной системе;
• за счет отсутствия водоразбора расход в подающем и обратном трубопроводе сопоставим, что облегчает наладку гидравлических режимов тепловой сети;
• на объектах с закрытой системой ГВС должны быть приняты меры по обеспечению защиты внутренних инженерных систем при работе на не подготовленном теплоносителе;
• расчетный расход в тепловой сети на нужды ГВС выше, чем при открытой системе теплоснабжения, что также отражается на диаметрах оборудования в ИТП;
• суммарные затраты энергии на перекачивание выше, так как к объему разбираемого теплоносителя добавляется объем греющего теплоносителя;
• параллельная схема ГВС со скоростным теплообменником не позволяет нивелировать разницу между максимальным и средним часом водопотребления;
• скоростные теплообменники безынерционны, что делает их требовательными к системам автоматизации.

Графики сравнение расходов греющего теплоносителя в тепловой сети для закрытой и открытой системы ГВС в зависимости от температуры подачи представлены ниже.

Вывод:

За предоставление потребителю качественного теплоносителя приходится платить увеличением затрат энергии на перекачивание больших расходов в тепловой сети и в водопроводе. Расход воды на нужды ГВС теперь поставляется из системы холодного водоснабжения, и для его нагрева необходимо дополнительно прокачивать греющий теплоноситель. В некоторых режимах объем его превышает объем потребляемого теплоносителя примерно в 2 раза. Поэтому затраты энергии на транспортировку теплоносителя для закрытых систем теплоснабжения выше, чем для открытых.