Моноблок для 2-ух ступенчатой схемы ГВС

Моноблок для 2-ух ступенчатой схемы ГВС

29 мая 2019
Моноблок для 2-ух ступенчатой схемы ГВС

Решение по применению двухступенчатой системы ГВС принимает проектная организация, исходя из отношения нагрузок ГВС и СО в тепловом пункте. Основанием служит (Описанная в СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов», простая формула:

0,2 < Qгвс / Qот < 1

Т.е. если отношение нагрузки ГВС к нагрузке СО находится в пределах от 20 до 100% — принимают двухступенчатую систему, для качественного обеспечения нагрева воды.

Очень часто, 2-ухступенчатая схема ГВС реализуется на таком типе пластинчатых теплообменников, как моноблок. Моноблок — специальный тип пластинчатого теплообменника для двухступенчатой системы ГВС, в котором обе ступени размещены в одном корпусе, такой теплообменник имеет шесть патрубков.

Принцип работы моноблока:

Для простоты понимания, нужно вспомнить экономайзер. Первая ступень моноблока выполняет как раз функцию устройства. Первоначальный подогрев холодной воды, ориентировочно до 20 — 30С осуществляет «обратка» системы отопления.

А окончательный догрев до нормы ГВС — 65С осуществляет вторая ступень моноблока. Данное решение позволяет на 30-40% экономить расход и теплосъем с сетевой воды, а для конечного потребителя означает фактическую экономию денег.

Широту применения моноблока обусловили следующие факторы: большая компактность, по сравнению с двумя отдельными теплообменниками, и, соответственно, меньшая стоимость. Эти же факторы являются основными и, пожалуй, единственными плюсами моноблока. Попробуем определиться с минусами.

Простота монтажа

Кажется естественным то, что смонтировать маленький аппарат гораздо проще, чем два таких же. Но что мы получаем в результате монтажа моноблока?

Смонтированный моноблок выглядит как человек-паук, опутанный гирляндами трубопроводов арматуры и измерительных приборов, если они присутствуют, конечно. Сразу же теряется такая важная вещь, как удобство обслуживания.

Теплообменник моноблок для двухступенчатой системы ГВС

Если в обычном пластинчатом теплообменнике все патрубки расположены на неподвижной плите (Н1—Н4) и для его обслуживания и ремонта требуется всего лишь отключение теплообменника и сброс давления, то для разборки моноблока потребуется отсоединение патрубков от подвижной задней плиты.

Далее, если трубопроводы задней плиты перекрывают доступ к моноблочному теплообменнику, то это также усложняет доступ к нему. То есть для нормальной эксплуатации моноблока следует,во-первых, сделать грамотный проект привязки его к существующим трубопроводам теплоносителя, холодной и горячей воды с целью обеспечения нормального доступа для обслуживания и ремонта.

И, во-вторых, следует предусмотреть специальный вариант крепления трубопроводов к задней плите (через какие либо съемные элементы) для того, чтобы обеспечить подвижность задней плиты без передвижения теплообменника с места. Поэтому зачастую смонтированный моноблок занимает объем не меньший, чем два отдельных теплообменника.

Вопросы надежности

Естественно, два отдельных аппарата надежнее одного, выполняющего такую же функцию. Что мы имеем при выходе из строя одного из теплообменников?

В этом случае мы сможем работать с частичной нагрузкой системы ГВС, пока ремонтируется или обслуживается второй. Моноблок же при выходе из строя даже одной из ступеней должен быть выведен из работы весь, т. к. корпус один на обе ступени.

Функциональность и эффективность

В подборе моноблочного теплообменника тоже есть свои нюансы. Зачастую трудно или практически невозможно создать моноблочную компоновку двухступенчатой смешанной схемы ГВС, по эффективности равную двум отдельным теплообменникам.

Это обусловлено тем, что используемый тип пластины в моноблоке для обеих ступеней один. И в пределах теплофизических свойств этого типа нам приходится решать задачу по компоновке пакетов для обеих ступеней, в то время, как первая и вторая ступени могут различаться, как минимум, по расходам, особенно по стороне теплоносителя.

Например, требования для первой ступени — это способность пропустить суммарный расход теплоносителя системы отопления и теплоносителя второй ступени при обеспечении небольших гидравлических сопротивлений и среднем теплосъеме.

Требования же для второй ступени — это относительно небольшие расходы по стороне теплоносителя и воды ГВС, более высокие допустимые гидравлические сопротивления и существенно больший теплосъем.

То есть, если бы это были два отдельных теплообменника, то теплообменник первой ступени должен быть с большим диаметром патрубков и с «короткой» пластиной, а теплообменник второй ступени с меньшим диаметром патрубка и более «длинной» пластиной.

Рассмотрим вариант задания для подбора оборудования для двухступенчатой смешанной схемы. шсходные данные таковы: нагрузка системы ГВС 0,4 Гкал/ч, нагрев холодной воды с 5°С до 60°С, нагрузка системы топления 1,2 Гкал/ч, температурный график 150/70.

Разбивая нагрузку по ступеням, в соответствии с СП 41—101-95 для заданных условий получаем исходные данные для подбора теплообменников ступеней:

I СТУПЕНЬ

СторонаРасход, м3Т на входе, °СТ на выходе, °СВеличина NTU
Греющая21,442,2311,9
Нагреваемая7,32530

II СТУПЕНЬ

СторонаРасход, м3Т на входе, °СТ на выходе, °СВеличина NTU
Греющая6,470452,8
Нагреваемая7,33860

* NTU — число единиц переноса теплоты. Теплотехника. В. Н. Луканин, М. Г. Шатров и др., Высшая школа, Москва, 1999г.

Фактически величина NTU характеризует тот тепловой режим, на котором будет работать теплообменник. Чем больше NTU, тем больше должна быть тепловая «длина» пластины теплообменника.

В нашем случае видно, что теплообменник второй ступени должен обладать большей, почти на 50%, способностью к теплосъему (тепловой «длиной»), чем теплообменник первой ступени.

Кроме того, расходы по греющей стороне обеих ступеней отличаются почти в три раза. Это означает, что если для теплообменника второй ступени достаточны патрубки Ду32, то для теплообменника первой ступени патрубки должны быть больше, не менее Ду50.

Пакет пластин

Как уже отмечалось выше, моноблок — это, по сути, два теплообменника, размещенных в одной раме. А значит, и два пакета пластин, размещенных в одной раме, разделенных разворотной пластиной, имеющей два (верхних или нижних) глухих отверстия порта.

Обычно ближе к неподвижной плите находится пакет второй ступени, а за ней пакет первой ступени. Но из-заразных функций, выполняемых этими пакетами (см. выше), они имеют разную компоновку и количество пластин. ш так как все эти пакеты находятся в одном корпусе, есть вероятность того, что в процессе обслуживания произойдет ошибка при сборке всего пакета пластин моноблока.

То есть, если после разборки моноблока пакеты поменять местами или неправильно их скомпоновать (например, пластины первой ступени с малой тепловой «длиной» установить для второй ступени и наоборот), то, вновь собрав аппарат, мы не получим от него тех характеристик, которые были заложены в него изначально.

С двумя отдельными аппаратами ситуация проще. В этом случае, даже неправильно собрав весь пакет, мы не получим такого фатального снижения тепловой мощности, расходов и изменения гидравлического сопротивления, как в случае с моноблоком.

Подводя итоги, сведем все плюсы и минусы пластинчатого теплообменника с моноблочной компоновкой в одну таблицу.

Плюсы и минусы

ПЛЮСЫ

  • Меньшая начальная стоимость.
  • Отдельно моноблок компактнее двух теплообменников.

МИНУСЫ

  • Более сложный монтаж и неудобство в обслуживаниииз-запатрубков на прижимной плите.
  • Меньшая надежность.
  • Менее эффективная работа.
  • Требовательность при сборке пакета пластин.

Результат

Каждый для себя решает сам, что ему важнее — экономия средств или более надежная работа оборудования.