Для чего нужен теплообменник в системе отопления итп
Для чего нужен теплообменник в системе отопления
Главная область применения теплообменников в системе отопления это независимая система теплоснабжения. Чтобы понять, зачем нам это нужно необходимо совершить небольшой экскурс в природу имеющихся у нас в стране тепловых сетей.
Зависимая система теплоснабжения, работающая без теплообменника.
Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в зависимой системе теплоснабжения без теплообменника
Существуют две схемы отопления или как правильно говорить теплоснабжения. Зависимая система отопления, с которой мы все хорошее знакомы, это когда котел, нагревая воду, подает ее по трубопроводам прямо в отопительные приборы – батареи отопления в квартире, минуя теплообменник. Конечно, в такой схеме есть тепловой пункт, регулирующие и измерительные приборы, иногда устанавливается погодозависимая автоматика. Только без теплообменника влиять на температуру в батареях, а значит, в целом в квартирах мы можем только в сторону уменьшения температуры.
Для котлов в котельной такая схема тоже не удобная, она требует больших насосов, котлы и трубы тепловой сети работают как гармошка, от того рвутся постоянно, а об утечках тепла и потерянных при этом потерях тепла лучше и не вспоминать. Зато на первичном этапе без установки теплообменника в системе отопления получается довольно дешево, но не эффективно, котельная не знает, сколько тепла нужно каждому, а потребитель не в силах влиять на выработку тепла для отопления, отсюда перетоп и низкая энергетическая эффективность такой системы отопления без разделительного теплообменника.
Независимая система теплоснабжения с теплообменником.
Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения с теплообменником
Теплообменник в такой системе отопления главный прибор позволяющий экономить. Конечно, экономит не он, он только отделяет среды друг от друга, экономит автоматика. Как экономит? Вот пример независимой системы отопления – современная централизованная отопительная система, в ней имеется один главный тепловой пункт, распределяющий тепло и дополнительные теплообменники для каждого потребителя установленные уже в ИТП жилых домов.
От котельной к центральному тепловому пункту, где установлен главный теплообменник, тепло подается в жестком, фиксированном тепловом режиме – например 95 градусов на подаче и теоретически 70 градусов на обратке. В котельной не нужна автоматика и операторы, мощность насосов и диаметр труб тепловой сети могут быть гораздо меньше, утечек в контуре котлов нет по своей природе. Иногда теплообменник большой мощности устанавливают непосредственно в системе отопления котельной, тогда контур получается двойным и в котлах, из-за малого объема теплоносителя во внутреннем контуре, отсутствует накипь, котлы служат вечно.
Блочный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения и горячего водоснабжения с теплообменниками
Установив теплообменник в системе отопления, потребитель получает возможность влиять на температуру в квартире, сколько нужно каждому столько и возьмет, конечно, если в квартире на батареях тоже установлены регулирующие приборы. Выгода для всех налицо.
Как подключить теплый пол к системе отопления через теплообменник.
Нужен теплообменник и для теплого пола. Если вы, например, захотите сделать теплый пол, врезав его в систему отопления без теплообменника вы оставите весь дом без тепла, тепла на полы пойдет немного, но вот вода – теплоноситель будет циркулировать только через ваш пол и не пойдет к соседям, она «лентяй» и идет по самому короткому пути.
Недостаток установки теплообменника в систему отопления только один, увеличение затрат на первоначальном этапе монтажа, но он с лихвой перекрывается всеми ее достоинствами.
Зависимую систему отопления легко модернизировать в независимую систему, путем установки дополнительного теплообменника с регулирующей аппаратурой. Правда, делать это придется одновременно во всем районе, подключенном к вашей котельной. Зато так вы сможете сэкономить до 40 процентов на оплату тепла, по сравнению с вашими сегодняшними затратами без установки такого нужного теплообменника в системе отопления.
Для чего нужен второй теплообменник в ИТП?
ИТП – комплекс оборудования для одного потребителя (одного здания), необходимый для преобразования параметров внутренних систем здания, а также для регулировки, учета и контроля этих параметров.
Любой теплообменник в ИТП нужен для разделения греющей и нагреваемой среды. Это может быть разделение по температурам, по рабочим (максимально возможным в этой системе) давлениям, по видам сред, или по всему сразу. ИТП служит для подключения внутренних инженерных систем здания (отопления, горячего водоснабжения, вентиляции) к наружным тепловым сетям от источника тепла (котельной или ТЭЦ). Подключение потребителя к тепловым сетям через теплообменник называется независимым.
Например, для системы горячего водоснабжения теплообменник обязателен. Потому что греющая (сетевая) вода всегда подается с большой температурой, для того, чтобы при наименьшем расходе передать наибольшее количество тепла. А температура в системе горячего водоснабжения регулируется санитарными нормами и должна находиться в пределах от 60°C до 70°C. Нагрев ниже 60°C может способствовать развитию в воде кишечной палочки, тогда как при температуре от 60°C она умирает в течение 15 минут. А нагрев воды выше 70°C может привести к ожогам.
А вот подключение системы отопления может осуществляться без теплообменника: в зданиях старой постройки через элеваторный узел, а в более новых – с помощью смесительных насосов. При независимом подключении системы отопления теплообменник разделяет контур тепловой сети и внутренний контур системы отопления здания по всем параметрам: по температурам, давлениям, а иногда (в основном для коттеджей, а также для помещений с возможностью перехода отопления в дежурный режим с минимальным теплопоступлением – производственных цехов или складов) и по теплоносителю (вода или незамерзающая жидкость).
Температура в системе отопления не должна подниматься выше 95°C для стальных труб, и 80°C – для полиэтиленовых труб. Это необходимо для увеличения срока службы трубопроводов, приборов отопления и арматуры, а также чтобы избежать ожогов при эксплуатации системы. Рабочее давление в системе отопления обычно ниже, чем в тепловой сети. Это давление равно максимальному давлению, которое может выдержать самый уязвимый из элементов системы отопления. Чаще всего самым уязвимым оказываются приборы отопления или соединения пластиковых труб. Например, чугунные радиаторы держат давление до 9 атмосфер, в то время как в тепловых сетях рабочее давление 16 атмосфер. Теплообменник может выдерживать давление до 25 атмосфер и служить надежным разделителем для контура системы отопления и тепловой сети.
Подключение теплоснабжения системы вентиляции к тепловым сетям чаще всего выполняется зависимым образом, без теплообменника. Так как в теплоснабжении вентиляции в основном используются стальные трубы и находятся они в таком месте, где их возможность взаимодействия с человеком сведена к минимуму, ожоги у людей и температурные разрушения труб исключены. А высокая температура теплоносителя наоборот позволяет уменьшить время нагрева наружного воздуха. Теплообменник в такой системе используется в том случае, когда в контуре системы вентиляции должна циркулировать незамерзающая жидкость – этиленгликоль или пропиленгликоль.
Также теплообменники часто используются в различных технологических процессах для разделения двух или более сред: пищевая промышленность (пастеризация молока или пива), металлургическая промышленность (охлаждение масла для закалки деталей), химическая промышленность, а также в процессах, связанных с холодильной техникой.
Так что если в ИТП вы увидели два теплообменника – вариантов может быть масса. Но на 90% один из них на горячее водоснабжение. А может и оба. Потому что подключение системы горячего водоснабжения к тепловой сети всегда осуществляется через теплообменник, и оно может быть по одноступенчатой или по двухступенчатой схеме.
При одноступенчатой схеме подключение происходит через один теплообменник, а при двухступенчатой, соответственно, через два. Выбор схемы подключения системы горячего водоснабжения определяется отношением тепловой нагрузки на систему отопления к тепловой нагрузке на систему горячего водоснабжения (это отношение есть техническое обоснование применения той или иной схемы).
Двухступенчатая схема, в свою очередь, делится на двухступенчатую последовательную и двухступенчатую смешанную. По сравнению с одноступенчатой схемой, обе двухступенчатые являются наиболее экономически выгодными для потребителя, но применяться без технического обоснования не могут.
Двухступенчатая смешанная схема
Двухступенчатая последовательная схема
В системе отопления два теплообменника могут быть в том случае, когда тепловая нагрузка слишком велика (тогда ее делят на два одновременно работающий теплообменника), или, когда необходимо резервирование теплообменника (на объектах не допускающих перерывов в отпуске тепла – больницы, родильные дома, детские дошкольные учреждения).
Для многоквартирных жилых зданий постройки до 2000х годов наибольшее распространение нашли зависимые системы отопления со смесительными узлами и двухступенчатые схемы подключения систем горячего водоснабжения. Для многоквартирных жилых домов с постройкой после 2000х годов подключение системы отопления независимое – через теплообменник, а подключение горячего водоснабжения осуществляется также по двухступенчатой схеме.
Для административных, общественных и промышленных зданий системы отопления может подключаться различно в зависимости от источника тепла. А система горячего водоснабжения для этих зданий практически всегда одноступенчатая.
Мы будем очень рады, если наша статья прояснила вам вопрос наличия второго теплообменника в ИТП. Если у вас остались вопросы, вы можете задать их нашему специалисту, мы с удовольствием на них ответим!
Тепловой пункт индивидуальный ИТП схема, принцип работы, эксплуатация
Принцип работы
Схема конструкции зависит от источника энергии и специфики потребления. Наиболее популярная — независимая, для закрытой системы ГВС. Принцип работы ИТП следующий.
Теплоноситель (в данном случае — вода) движется по контуру, чему способствуют 2 циркуляционных насоса. Возможны его утечки, которые восполняет подпитка из первичной тепловой сети.
Виды ТП
Различие ТП — в количестве и видах систем потребления. Особенности типа потребителя предопределяют схему и характеристики требуемого оборудования. Отличается способ монтажа и расстановки комплекса в помещении. Выделяют следующие виды.
Основные неисправности элеваторного узла
Даже такое простое устройство, как элеваторный узел, может работать неправильно. Неисправности можно определить путем анализа показаний манометров в контрольных точках элеваторного узла:
Зачем нужен тепловой узел
Тепловой пункт находится на вводе теплотрассы в дом. Главное его назначение — изменение параметров теплоносителя. Если говорить понятнее, то тепловой узел снижает температуру и давление теплоносителя перед тем как он попадет в ваш радиатор или конвектор. Нужно это не только для того, чтобы вы не обожглись от прикосновения к прибору отопления, но и для продления срока службы всего оборудования системы отопления
Особенно это важно, если внутри дома отопление разведено при помощи полипропиленовых или металлопластиковых труб. Существуют регламентированные режимы работы тепловых узлов:
Эти цифры показывают максимальную и минимальную температуру теплоносителя в теплотрассе.
Также, по современным требованием на каждом тепловом узле должен быть установлен прибор учета тепла. Теперь перейдем к устройству тепловых узлов.
Документы для Энергонадзора
Чтобы успешно был проведен допуск в эксплуатацию, в службу Энергонадзора предоставляются следующий пакет бумаг:
Квалификация у обслуживающего персонала ИТП должна быть обязательно, но не требуется её высокий уровень. Поэтому все операторы, допускаемые к использованию и содержанию пункта, проходят обучение. В период перекрытой системы водоподачи насосы запускать не разрешается. Показатели манометров следует регулярно наблюдать, отслеживать порог давления, регулировать по схеме и инструкции
Также крайне важно не допускать перегрева электродвигателей, повышенного уровня вибраций, шума. Перекрывая клапаны, чрезмерных усилий делать не нужно, разбирать регуляторы во время скачка давления строго воспрещается
Перед эксплуатацией система внутри должна быть промыта.
Основные этапы проектирования ЦТП
Разводка тепла в ЦТП
Неотъемлемой частью капитального строительства или реконструкции центрального теплового пункта является его проектирование. Под ним понимаются комплексные поэтапные действия, направленные на расчет и создание точной схемы теплового пункта, получение необходимых согласований у снабжающей организации. Также проектирование ЦТП включает в себя рассмотрение всех вопросов, непосредственно связанных с конфигурацией, функционированием и обслуживанием оборудования для теплового пункта.
На начальном этапе проектирования ЦТП производится сбор необходимых сведений, которые в последующем необходимы для проведения расчетов параметров оборудования. Для этого сначала устанавливается общая длина коммуникаций трубопроводов. Эта информация для проектировщика представляет особую ценность. Кроме того, в сбор сведений входит информация о температурном режиме здания. Эти сведения в последующем необходимы для правильной настройки оборудования.
При проектировании ЦТП необходимо указывать меры безопасности эксплуатации оборудования. Для этого нужна информация о структуре всего здания – расположение помещений, их площадь и прочие необходимые сведения.
Согласование в соответствующих органах.
Все документы, которые включает в себя проектирование ЦТП, обязательно должны быть согласованы с муниципальными эксплуатационными органами
Для быстрого получения положительного результата важно грамотно составить всю проектную документацию. Поскольку реализация проекта и сооружение центрального теплового пункта производится только после того, как процедура согласования будет окончена
В противном случае требуется доработка проекта.
Документация по проектированию ЦТП кроме непосредственно самого проекта должна содержать пояснительную записку. Она содержит необходимые сведения и ценные указания для монтажников, которые будут осуществлять установку центрального теплопункта. В пояснительной записке указывается порядок выполнения работ, их последовательность и необходимые инструменты для монтажа.
Составление пояснительной записки – заключительный этап. Этим документом заканчивается проектирование ЦТП. Монтажники в своей работе обязательно должны следовать указаниям, изложенным в пояснительной записке.
При тщательном подходе к разработке проекта ЦТП и правильном расчете необходимых параметров и режимов работы удается добиться безопасной работы оборудования и его продолжительной безупречной работы. Поэтому важно учитывать не только номинальные показатели, но также и запас мощности.
Это крайне важный аспект, поскольку именно запас мощности позволит сохранить пункт подачи тепла в рабочем состоянии после аварии или возникновения внезапной перегрузки. Нормальное функционирование теплового пункта напрямую зависит от правильно составленных документов.
Как устроен тепловой узел
Вообще, техническое устройство каждого теплового пункта проектируется отдельно в зависимости от конкретных требований заказчика. Существует несколько основных схем исполнения тепловых пунктов. Давайте рассмотрим их по очереди.
Тепловой узел на основе элеватора.
Схема теплового пункта на основе элеваторного узла является наиболее простой и дешевой. Главный ее недостаток — невозможность регулировать температуру теплоносителя в трубах. Это вызывает неудобства у конечного потребителя и большой перерасход тепловой энергии в случае оттепелей во время отопительного сезона. Давайте посмотрим ниже на рисунок и разберемся в том, как работает эта схема:
Кроме того, что указано выше, в составе теплового узла может быть редуктор понижения давления. Он устанавливается на подаче перед элеватором. Элеватор является главной деталью этой схемы, в которой осуществляется подмешивание остывшего теплоносителя из «обратки» к горячему теплоносителю из «подачи». Принцип работы элеватора основан на создании разряжения на его выходе. В результате этого разряжения, давление теплоносителя в элеваторе оказывается меньше, чем давление теплоносителя в «обратке» и происходит смешение.
Тепловой узел на основе теплообменника.
Тепловой пункт, подключенный через специальный теплообменник позволяет разделять теплоноситель из теплотрассы от теплоносителя внутри дома. Разделение теплоносителей позволяет производить его подготовку при помощи специальных присадок и фильтрации. При такой схеме появляются широкие возможности в регулировании давления и температуры теплоносителя внутри дома. Это позволяет снизить затраты на отопление. Для того, чтобы иметь наглядное представление о такой конструкции посмотрите ниже на рисунок.
Подмешивание теплоносителя в таких системах делается при помощи термостатических клапанов. В таких системах отопления в принципе можно применять алюминиевые радиаторы отопления, но долго они прослужат только при хорошем качестве теплоносителя. Если PH теплоносителя будет выходить за рамки одобренные производителем, то срок службы алюминиевых радиаторов может сильно сократиться. Качество теплоносителя вы контролировать не можете, поэтому лучше перестраховаться и установить биметаллические или чугунные радиаторы.
ГВС может быть подключена подобным образом через теплообменник. Это дает такие же преимущества по части регулирования температуры и давления горячей воды. Стоит сказать, что недобросовестные управляющие компании могут обманывать потребителей при помощи занижения температуры горячей воды на пару градусов. Для потребителя это почти не заметно, но в масштабах дома позволяет экономить десятки тысяч рублей в месяц.
Условные обозначения схем и как их читать
На рисунке выше изображена принципиальная схема теплового узла с подробным описанием всех составляющих элементов.
Что такое теплообменник в системе отопления
Немногие знают, как поступает горячая вода в дома и каким образом осуществляется центральное отопление. Одним из элементов этой большой сети являются теплообменники, которые работают как от небольших котельных, так и общегородских ТЭЦ.
Разберем подробнее, что такое теплообменник в системе отопления, как работает и особенности его выбора.
Стандартный разборный теплообменник
Что такое теплообменник и пластинчатый в частности
Теплообменник — это аппарат, задача которого передавать тепло от одной среды к другой без их смешивания. Есть два наиболее распространенных типа этого оборудования:
Кожухотрубные. Внутри находится комплект изолированных трубок, которые вставлены в кожух. Через него происходит циркуляция холодной воды, а нагревательным элементом выступают внутренние трубки, через которые проходит горячая жидкость.
Пластинчатые. Принцип работы тот же, но передатчиком тепла является комплект пластин. Они достаточно компактные, однако в эффективности теплообмена не уступают кожухотрубным теплообменникам.
Материал для изготовления пластинчатого теплообменника
Пластинчатые теплообменники могут быть нескольких типов:
Разборные представляют собой большое количество плоских элементов. Они легко разбираются для промывки и ремонта, поэтому многие ТЭЦ и ИТП используют именно этот вариант.
В основе паяных содержится комплект пластин, которые спаяны между собой. Поэтому собрать и разобрать устройство невозможно.
В полусварных теплообменниках пластины свариваются по парам. С внешней стороны устанавливаются уплотнения, а парные элементы привариваются между собой. Такой вариант часто используют в работе с агрессивными средами.
В сварных аппаратах все пластины свариваются между собой без добавления уплотнителей. Одна из жидкостей проходит по гофрированному каналу, а вторая — по трубчатому.
Главными элементами пластинчатого теплообменника являются комплект пластин и уплотнительные прокладки, которые расположены между пластинами. Выбор материалов зависит от среды, которую необходимо нагревать.
Пластины — главный элемент нагревательной системы
Устройство пластин
Внутренние пластины имеют одинаковый состав и устройство. Для теплообменников, используемых в коммунальной энергетике, в большинстве случаев применяется нержавеющая сталь типа AISI316.
Реже встречаются более дорогие металлы, например, титан или латунь. Такие материалы могут работать с агрессивными средами. К примеру, их можно найти в теплообменниках морских судов, где агрессивным элементом является морская вода.
Требования к прокладкам
Материал уплотнительных прокладок — это полимерные соединения, в составе которых преимущественно каучук. При выборе нужно учитывать агрессивность теплоносителей:
EPDM — пресная вода с гликолем;
Нитрил — жидкости с маслянистой средой, например, технические масла;
Витон — жидкости, которые нужно нагревать до температуры выше 100 градусов по Цельсию.
Принцип работы теплообменника
Пластины теплообменника имеют по 4 отверстия, по одному в каждом углу, которые предназначены для входа и выхода греющей и нагреваемой среды:
Одна пара необходима для прохождения первичного теплоносителя с высокой температурой, который подается с ТЭЦ.
Вторая пара — для вторичного теплоносителя, который подается, например, в систему отоплен
ия. Он изначально холодный, поэтому нагревается за счет первичной жидкости.
Для более интенсивного теплообмена, устройство каналов выполнено таким образом, что при прохождении теплоносителя внутри теплообменника создается турбулентное завихрение потока. Так достигается максимальное сопротивление течению, турбулентность потока уменьшает образование накипи на пластинах.
Преимущества паяного пластинчатого теплообменника
Паянный теплообменник имеет несколько основных достоинств наряду с другими типами устройств:
стоимость, в сравнении с разборным, — на 30% меньше;
конструкция выдерживает температуру до 200 градусов по Цельсию;
небольшой размер и масса, так как зажимов и уплотнительных прокладок нет;
подходит для установки в частном доме и подключению к котлу;
спайка проводится с добавлением никеля или меди, которые устойчивы к любым агрессивным средам.
Системы и особенности теплообмена: задача теплообменника
Пластинчатые теплообменники можно использовать в различных системах на промышленных объектах и жилых зданиях.
В многоэтажных домах преимущество отдается разборным аппаратам
В многоквартирном доме
В подключении систем отопления и горячего водоснабжения чаще участвует стандартный разборный аппарат. Причин его установки в многоквартирном доме несколько:
срок эксплуатации — от 25 лет, однако уплотнения необходимо менять каждые 5-10 лет;
устройство легко разбирается и поддается ремонту;
мощность можно регулировать самостоятельно, изменив количество пластин.
Такой вариант теплообменника для отопления подходит и для промышленных зон.
Самостоятельный ремонт теплового оборудования недопустим
В частном доме
В частном доме рекомендовано использовать паяный теплообменник по нескольким причинам:
подходит для агрессивной среды;
срок службы аппарата — 15 лет;
гарантирует высокий КПД, благодаря минимальной потере тепловой энергии и высокому уровню теплоотдачи;
так как в конструкции нет уплотнений, протечки невозможны.
Сборка устройства достаточно проста и не занимает много времени.
Оборудование требует регулярную проверку уплотнителей и чистку от накипи
От чего зависит эффективность теплообменника
Качество работы оборудования зависит от:
объема энергии, необходимого для передачи;
организации ремонтных работ.
От этих параметров зависит общая стоимость оборудования и обслуживания, которые влияют на работу устройства.
Как правильно выбрать теплообменник
При установке аппарата в жилом доме требуется сделать детальный расчет. В него входят несколько характеристик:
площадь отапливаемых помещений или примерный расход горячей воды;
температура первичного теплоносителя;
температура холодной воды.
Расчеты проводятся компанией-поставщиком оборудования, которая на основе результатов предлагает варианты теплообменников, которые подойдут для использования в указанных целях.