Энергосберегающие технологии Системы теплоснабжения Региональный опыт энергосбережения Повышение энергоэффективности теплосетей Развитие нетрадиционной энергетики

Конструкционные преимущества пластинчатых теплообменников

Компактность

По сравнению с кожухотрубными пластинчатые теплообменники, за счет возможности достижения высоких коэффициентов теплопередачи и, соответственно, возможности передачи тепла на меньших поверхностях нагрева, значительно более компактны. Габариты эквивалентных по мощности пластинчатого и кожухотрубного теплообменников могут отличаться в 2-5 раз.

Меньшие затраты на монтаж оборудования

 При строительстве новых объектов компактность пластинчатых теплообменников, их малый вес позволяют обеспечить существенную экономию на создании помещений и фундаментов, необходимых для их установки. Подвод трубопроводов с одной стороны во многом упрощает процедуру обвязки теплообменников.

При реконструкции уже существующих объектов использование пластинчатых теплообменников позволяет освободить часть помещений, ранее предназначенных для установки кожухотрубных теплообменников.

Рис. 9.14

В некоторых случаях, когда технологические проходы для замены кожухотрубных теплообменников затруднены или полностью отсутствуют, пластинчатые теплообменники могут быть единственно возможным техническим решением, так как возможна их сборка непосредственно в помещении, предназначенном для их установки.

Металлоемкость

В соответственное количество раз отличается и металлоемкость, то есть при всех одинаковых параметрах работы оборудования вес пластинчатого теплообменника будет в 2-6 раз меньше веса кожухотрубного теплообменника. В заполненном состоянии эта разница в весе будет еще больше, так как в силу конструктивных особенностей пластинчатого теплообменника объем теплоносителей, находящихся в его каналах, в 3-8 раз меньше, чем объем теплоносителей в кожухотрубном теплообменнике.

Маневренность, скорость выхода на расчетные параметры

Малый объем жидкости в каналах пластинчатого теплообменника обеспечивает ему исключительную маневренность и очень малое время достижения проектных параметров работы.

Стойкость к циклическим нагрузкам, вибрации

Отсутствие сварных швов в конструкции пластинчатого теплообменника, резиновые уплотнения каналов, играющие роль демпферов при термических расширениях, сжатиях пластин и при циклах изменения давления, позволяют утверждать, что пластинчатый теплообменник в сравнении с традиционным кожухотрубным значительно более надежен по отношению к циклам изменения температур и давлений, устойчив при работе в условиях повышенной вибрации.

Визуальный контроль состояния теплообменной поверхности

В отличие от кожухотрубного теплообменника, где визуальный контроль теплопередающей поверхности затруднен, а зачастую и невозможен, конструкция пластинчатого теплообменника обеспечивает возможность визуального контроля 100 % теплообменной поверхности.

Визуальное определение течи

Конструкция пластинчатого теплообменника при своевременном и квалифицированном обслуживании позволяет свести к минимуму возможность возникновения внутренней, межконтурной течи. Внешние течи для пластинчатых теплообменников определяются визуально, с точным определением дефектного канала, подлежащего замене. Для производств, где непрерывность цикла является приоритетной задачей эксплуатирующей организации, а простои оборудования являются недопустимыми и влекущими за собой большие финансовые потери, пластинчатые теплообменники позволяют минимизировать время простоев, так как дефектный канал сразу после его визуального определения может быть изъят из общего пакета пластин теплообменника. После изъятия дефектного канала работа теплообменника может быть продолжена до получения эксплуатирующей организацией запасных частей от предприятия-поставщика.

Потери в теплосъеме при отсутствии одного из каналов будут столь незначительными, что ими можно пренебречь. Потери тепла во внешнюю среду, отсутствие у пластинчатого теплообменника, по сравнению с кожухотрубным, развитых внешних поверхностей, а также воздушные зазоры между плитами теплообменника и пакетом пластин обеспечивают исключительно малые потери тепла в окружающую среду.

По некоторым оценкам тепло, теряемое во внешнюю среду на пластинчатом теплообменнике, в 10 раз меньше того же значения для кожухотрубного теплообменника.

Скорость возникновения отложений

Пластинчатый теплообменник имеет сечение канала для прохода теплоносителей меньшее, чем у кожухотрубного теплообменника, но несмотря на это засоряется значительно меньше. Это обусловлено, прежде всего, высокими, в 6 раз большими, скоростями движения теплоносителя в каналах пластинчатого теплообменника.

Касательные напряжения, создаваемые потоком на поверхностях пластин, обеспечивают пластинчатому теплообменнику свойство самоочистки; загрязнения, попадающие на поверхности нагрева теплообменника, вымываются потоком. Не последнюю роль в защите пластинчатого теплообменника от загрязнений играет отсутствие застойных зон в его каналах.

Равномерное распределение потока по поверхности пластины физически не оставляет мест для образования отложений.

Опасность для пластинчатого теплообменника представляют лишь частицы, превышающие сечение канала для прохода теплоносителей. Считается достаточной защита теплообменника механическими фильтрами, размер фильтрационной ячейки которых примерно в два раза меньше сечения канала пластинчатого теплообменника, то есть при среднем сечении канала пластинчатого теплообменника от 4 до 6 мм величина ячейки фильтра должна быть от 2 до 3 мм.

Возможность механической очистки и восстановления поверхности


Для кожухотрубных теплообменников механическая очистка поверхности сильно затруднена, а зачастую и вовсе невозможна. Химическая же очистка теплообменника не дает возможности на 100% восстанавливать его поверхность. Поэтому, несмотря на периодические очистки оборудования, со временем поверхность кожухотрубного теплообменника становится недостаточной для обеспечения заданного теплосъема.

Рис. 9.15

Для пластинчатых разборных теплообменников возможна механическая очистка 100 % теплообменной поверхности.

Когда копейка рубль не бережет…

Сегодня понятия «энергоэффективность», «энергоресурсосбережение» настолько прочно вошли в обиход, что мы уже перестали задумываться об их значении. Энергоэффективность – это не экономия, это качественное и эффективное использование энергии. Качество энергоэффективной системы зависит от выполнения следующих этапов:

- проектирование,

- выбор оборудования и материалов,

- монтажные работы,

- грамотная эксплуатация,

- сервисное обслуживание.

Недостатки, возникшие на любом из этих этапов, неизбежно скажутся на эффективности мероприятия в целом. 

Как обстоят дела с проектированием? Уровень его повышается крайне медленно, хотя интеллектуальный потенциал у нас довольно высок. Несмотря на наличие в проектных институтах большого количества новой технической документации, они работают по устоявшимся десятилетиями правилам и схемам. Очень тяжело изменить традиционный подход к решению инженерных задач. Нам не однажды приходилось ездить на различные семинары вместе со специалистами крупных проектных институтов – теплотехниками, водопроводчиками, где мы узнавали много нового, видели объекты, выполненные с применением перспективных технологий, возвращались в Омск, обогащенные интересными идеями. Виной, ли тому рутина, большой объем заказов, но новые проекты так и не появляются, а идеи забываются со временем. Что касается дизайна, применения новых конструктивных решений, новых строительных и отделочных материалов – здесь перемены совершаются быстрее. В Омске строятся очень красивые здания, преображающие облик города. Но стоит взглянуть на коммуникации, понимаешь, что это 70-е годы – те же чугунные батареи, те же традиционные разводки. Инженерная часть проекта порою остается на прежнем уровне. Добавляются, правда, системы регулирования и учета тепла, но не более. А ведь инженерные сети – «кровеносная система» здания, определяющая не только степень комфортности внутри него, но и срок его жизни.

Рис. 9.16

Далеко не все сегодня осознают необходимость создания долговечных и эффективно работающих инженерных систем. При строительстве большое внимание уделяется внешней отделке здания, при этом стремление уменьшить затраты ведет к экономии на обустройстве систем водо- и теплоснабжения, канализации. Их не видно, они дают о себе знать года через два-три после сдачи объекта, случается, их выход из строя наносит ущерб гораздо больший, чем стоимость ремонта. «Дешево построить, дорого продать – и забыть» - это психология временщиков; как это ни грустно, она свойственна как заказчикам, так и подрядчикам.

Выбор запорной арматуры определяется ее дешевизной, но отнюдь не качеством и надежностью. В результате краны текут, задвижки не держат. Чтобы заменить один стояк, приходится отключать воду в целом доме, а иногда и в нескольких домах. Можно привести массу примеров, когда использование некачественных материалов или неправильное применение качественных материалов сводило на нет весь эффект, заложенный в проекте, и оставляло у заказчика негативное впечатление, которое очень трудно бывает изменить. А ведь существуют нормы и правила, в которых четко определены границы применения этих материалов и оборудования. Например, нам часто приходится доказывать, что полимерные трубы выдерживают температуру не выше 95 °С, спорить, убеждать, показывать нормативную документацию, которой во многих организациях просто нет.

В последние 4-5 лет ситуация в экономике стала меняться. Несколько лет назад мы еще пытались выжить, закрепиться на рынке, первоочередной задачей было зарабатывание денег. Сейчас положение изменилась, началась стабилизация экономики, и на первый план вышла задача совершенствования подготовки кадров, обобщения опыта, как российского, так и зарубежного, по применению материалов и оборудования, позволяющих снизить затраты, увеличить долговечность систем, при этом качественно обеспечивать теплом, водой.

Для решения проблем энергосбережения нам необходимо организовать систему повышения квалификации, уровня знаний специалистов. Сегодня в Омске существует огромный дефицит специалистов, от проектировщиков до монтажников. Это проблема общегосударственная, последствия перестроечного периода, которые мы будем ощущать еще не один год.

Необходимо повышать и уровень знаний заказчика. Желание сэкономить на мелочах ведет к тому, что отвергаются наиболее выигрышные технические решения. Заказчик должен научиться правильно ставить задачи и, не затрачивая лишних средств, определять способы их решения, выбирать оптимальное соотношение цена – качество.

Каждый объект требует индивидуального подхода. Разработка проекта – это очень серьезная и кропотливая работа. На рынке появилось много предложений по проведению инженерных работ, причем среди фирм, предлагающих эти услуги, есть и такие, которые даже не понимают, что это такое. Стремление быстро получить прибыль зачастую вредит не только авторитету фирмы, но и способно подорвать доверие к тому или иному новому материалу или оборудованию. Поэтому заказчику следует уделить большое внимание анализу рынка предложений. Появилось огромное количество «диких» нелицензированных бригад, готовых выполнить любое технически необоснованное требование заказчика – «любой каприз за ваши деньги», не считаясь с возможными последствиями, например, удалить несущие конструкции, сделать отводку от горячего водопровода для подогрева пола, изменить диаметр трубопроводов в системе отопления, уменьшить количество приборов отопления либо неправильно их подключить. В результате страдает весь дом. Отопительные системы либо работают очень плохо, либо перестают работать вообще.

Здесь необходимо навести порядок, так как неквалифицированные рабочие и инженеры дискредитируют энергосберегающие технологии. Необходимо решить проблему с ответственностью за проведением строительных работ, принять решение о запрещении ведения работ, подлежащих обязательному лицензированию, без лицензии, так как это зачастую приводит к непоправимым последствиям.

Применение новых материалов обязывает менять технологию строительства. Например, использование полимерных труб позволяет забыть о ремонте системы до конца эксплуатации здания. При этом можно прокладывать сети в закрытых местах, оставляя доступными лишь узлы управления. Меняется последовательность строительных и сантехнических работ. В ряде случаев, например при монтаже тепловых узлов, мы работаем в полностью отделанном помещении. Большое разнообразие новых материалов требует большего объема знаний, повышения культуры проведения строительно-монтажных работ.

Неизмеримо возросли требования и к эксплуатационникам. От слесаря-сантехника требуется уже не только умение открывать и закрывать задвижки, проводить сварочные работы; планка поднялась настолько, что с иными задачами под силу справиться человеку если не с высшим образованием, то, по меньшей мере, с хорошим знанием контрольно-измерительной аппаратуры. В ПЖРУ, как правило, работают сантехники, даже не умеющие читать чертежи. На тепловых узлах применяются микропроцессорные контроллеры стоимостью в десятки тысяч рублей. Зарплата сантехника составляет порядка двух тысяч рублей. Ответ на вопрос, стоит ли экономить на зарплате или лучше принять на работу дорогостоящего, но более подготовленного специалиста, вроде бы очевиден. Но тоже, как показывает практика, не для всех.

И последний из этапов – сервисное обслуживание инженерных систем – требует наличия запасных частей, диагностического оборудования, обученных специалистов, технической документации, то есть в той же мере, как и все вышеперечисленное, может быть отнесено к примерам, когда копейка рубль не бережет.


Ветроэнергетика в России