По въпроса за избора на проектни температури на независими системи за отопление и топла вода
По въпроса за избора на проектни температури на независими системи за отопление и топла вода
(поглед към проблема на проектанта-производител на топлообменно оборудване)
Доцент доктор. Baron V.G., Teploobmen LLC, Севастопол
В тази статия бих искал да засегна въпроси, чийто нерешен характер все още е изненадващ, тъй като, от една страна, те се срещат почти навсякъде, а от друга страна, очевидността на тяхното решение е на повърхността. Разбира се, повдигнатите въпроси не изчерпват целия списък от въпроси, но считаме за уместно да обърнем внимание на някои от тях, с които нашата компания най-често се сблъсква в процеса на своята професионална дейност.
Въпреки това, основната клопка при определянето на температурите на работните среди на отоплителните системи се крие във втория конфликт, също свързан с избора на проектни температури на отоплителната течност. Както бе отбелязано по-горе, проектантите посочват като такива температури стойностите от 150 (понякога 130°C) на входа на топлообменника и 70°C на изхода от него. Но в края на краищата, всеки знае, че нашите отоплителни системи не поддържат температурата на 150 ° C или дори на 130 ° C никъде в продължение на много години, дори и при най-тежките студове. В отговор на напомнянето ни за това и предложението за посочване на действителната температура на отоплителния флуид, проектантите отговарят, че няма да бъдат одобрени за проекта, ако посочат други стойности. По този начин нормативно установените нереални температурни стойности тласкат проектантите към професионално погрешно решение. Следващите във веригата са тези, които избират топлообменниците. След като получи официално издадена заявка за избор на топлообменници, проектантът на топлообменници е длъжен да извърши изчислението стриктно за тези параметрикоито са му посочени във въпросника, т.к. той няма право да променя произволно по свое усмотрение параметрите, характеризиращи топлинните режими на работа на системата, в която ще работи неговият топлообменник. Просто изглежда, че дизайнерът, разбирайки какво се случва, трябва сам да избере апарата за "правилните" температури. В действителност това не е така. Например, нашата компания, като специализирана компания за разработване и производство на топлообменници за различни цели, произвежда топлообменници за различни клиенти, вкл. винарни, машиностроителни и машиностроителни заводи и т.н., и е трудно да си представим качеството на виното, сока и т.н., които всички ще пием, ако ние, дизайнерите на топлообменници, започнем да регулираме температурите на топлинна обработка на тези продукти, зададени за нас от технолозите на сокове, винарни и т.н., или как ще работят различни машини, ако решим да „подобрим“ температурните параметри на тяхната охлаждаща течност. Така се прави втората стъпка в порочната верига - топлообменниците се избират за очевидно нереални температури на работните среди. В резултат на това в системата ще бъде проектиран и инсталиран топлообменник, който в реалния живот, т.е. при реални, а не стандартни температури на отоплителната охлаждаща течност, тя няма да даде стандартната температура на нагрятата охлаждаща течност. А именно температурата на охлаждащата течност, загрята в топлообменника, определя топлинния комфорт в къщата, т.к. именно тази охлаждаща течност се подава към отоплителните уреди в апартаментите. Като се има предвид, че проектантът на къщата е направил избора на отоплителни уреди, също разчитайки на нормативната, а не на действителната температура, къщата ще получава по-малко топлина от необходимото. И тази трета, последна и нормативно обоснована стъпка (проектантът на къщата е длъжен да избереотоплителни устройства, разчитайки не на знанията си за действителната температура на отоплителната охлаждаща течност и устните доклади на дизайнера на топлообменника за съответната температура на нагрятата охлаждаща течност, а въз основа на изчислената температура на нагрятата охлаждаща течност, записана в документацията), затваря порочен кръг. В резултат на принудителната ориентация на специалистите към нормативно установените, очевидно нереалистични температури на отоплителната охлаждаща течност, потребителят ще трябва да страда. Потребителят ще замръзне в апартаментите си, ако също не направи своята принудителна стъпка в тази верига и не увеличи повърхността на топлообмен на своите отоплителни уреди, което в крайна сметка ще се окаже икономически много по-неизгодно от незабавното проектиране на отоплителната система за реални температури. Да не говорим за съпътстващите проблеми, свързани с неправилно регулиране на отоплителната система поради промени в секциите на потока и топлопреносните повърхности на нагревателните устройства. В резултат на това остава неясно кой кого е измамил и защо.
Когато изчисляваме избора на топлообменници за системи за топла вода (БГВ), ние също трябва да се справим с някои въпроси, които според нас изискват привличане на вниманието на специалистите към тях.
Първото нещо, на което бих искал да обърна внимание, са често неоправдано високите температури на водата за БГВ на изхода на топлообменника. Температурите на водата на изхода на топлообменника, които ни бяха зададени, варираха от 45 до 65°C. Ако температура от 45 ° C може и може да се счита за недостатъчно висока (въпреки че за индивидуална нагревателна точка, разположена буквално на няколко метра от точката на водоснабдяване, такава температура може да бъде приемлива), тогава температура от 65 ° C и дори 60 ° C в повечето случаи не може да бъде разпозната по никакъв начин.оптимален. Когато изтъкваме това обстоятелство, ни се отговаря, че такива температури са оправдани, тъй като очакват се топлинни загуби по време на транспортирането на водата до потребителя, а потребителят ще получи вода с температура 50-55 ° C. Всъщност понякога топлинните загуби достигат абсурдни стойности и става неясно каква задача е предназначена да реши системата за БГВ - да осигури на хората топла вода или да повиши температурата на околната среда. Ако съдим за предназначението на всеки обект от неговия основен потребител, тогава понякога изглежда, че осигуряването на топла вода на хората е вид вторична, случайна функция на системите за топла вода и тяхната основна задача е активното разсейване на топлината в атмосферата. По-специално, съвсем наскоро трябваше да проектираме и произведем топлообменник за един от пансионите в Крим. И така, в това съоръжение топлинните загуби на системата за БГВ към околната среда са точно толкова, колкото количеството топлина, необходимо за осигуряване на хората с топла вода (оценената топлинна мощност на системата за БГВ за самото водоснабдяване беше 200 kW, а топлинните загуби на системата - определени с циркулация на гореща вода, но без водовземане - възлизат дори на малко по-голяма стойност). Но може би е по-целесъобразно да се справим с толкова големи загуби на толкова скъпа топлинна енергия в момента, а не да се опитваме да ги компенсираме чрез надценяване на изходящата температура. Освен това, това е много коварен начин за минимизиране на отрицателното въздействие на топлинните загуби върху работата на системата за БГВ. Факт е, че повишаването на температурата на нагрятата вода автоматично води до допълнително увеличаване на топлинните загуби, както поради увеличаване на средната логаритмична температурна разлика, така и поради интензификация на конвективния топлообмен свъздух около тръбата. Този път прилича на коте, което гони собствената си опашка, с единствената разлика, че в случай на гореща вода все още е възможно да се постигне желаният резултат. Но на каква цена! И цената за постигането на този резултат наистина е доста висока. Факт е, че повишаването на температурата с буквално всеки градус в района на 60-65 ° C при температура на входа на отоплителната среда в преходния период на ниво от 70 ° C е много скъпо поради необходимостта от съответно значително увеличение на топлообменната повърхност на топлообменниците. В същото време трябва да се помни, че топлообменниците са направени от оскъдни и скъпи материали (цветни метали или високолегирани неръждаеми стомани) и увеличаването на цената на топлообменника поради увеличаване на цената на топлообменниците, за да се постигне желаната температура от 60-65 ° C, може да бъде повече от цената на необходимата работа по топлоизолация на стар или дори монтаж на нов, добре изолиран тръбопровод. Да не говорим за факта, че по-големите топлообменници имат и по-голямо хидравлично съпротивление, което автоматично води до повишена консумация на енергия за помпените задвижвания и понякога може да се наложи използването на по-голяма и следователно по-скъпа помпа.
Второто, според нас, обстоятелство, което заслужава обсъждане, е несигурността с изчислената входна температура на нагрятата вода през летния период. По правило за изчисляване на топлообменниците ни се дават параметрите на преходния период, т.е. по-ниски от зимните температури на отоплителната вода, но равни на зимната входяща температура на нагрятата вода (5°С). В този случай задачата почти винаги е да се провери способността на избрания топлообменник да задоволи нуждите от топла вода през лятото. Да оставим настрана въпросите с избора на температура на отоплениеохлаждаща течност за летния период, обърнете внимание на температурата на нагрятата вода. Тук, според нас, мнозинството дизайнери трябва още веднъж да анализират ситуацията и да направят корекции в позицията си по този въпрос. Факт е, че при посочване на необходимостта от проверка за летния период проектантът задава променящата се температура на нагрятата вода на входа на топлообменника (15°C). Но в края на краищата, ако не промените предварително зададената стойност на отделяне на топлина в топлообменника, тогава получавате абсурдна картина, когато през лятото същият обект уж се нуждае от топла вода и със същата температура като през зимата, почти една четвърт повече. И това е дори ако не вземем предвид факта, че през лятото загубата на топлина ще бъде по-малка. Понякога изчислението за проверка показва, че избраният топлообменник според условията на преходния период, т.е. за по-нисък воден поток, ще има прекалено високо хидравлично съпротивление с летен, увеличен дебит. В тази връзка е необходимо да се избере различен, по-скъп и обемист апарат. Но дали е напълно оправдано? В крайна сметка, ако вземем предвид, че температурата на студената вода, използвана от потребителя по време на смесването, за да доведе температурата на използваната за консумация гореща вода до желаната стойност (около 35-45 ° C), е по-висока през лятото, тогава необходимостта от разрешаване на този проблем става очевидна. Всъщност един и същ обект (да речем жилищна сграда) не може да консумира топла вода през лятото с необходимата температура в естествени условия, почти два пъти повече.
И последният е въпросът за избора на входяща температура на отоплителната среда. По принцип той е подобен на същия въпрос за отоплителните системи, който беше повдигнат по-горе, и затова няма смисъл да се спираме отново на него.
Бих искал тази публикация да привлечевнимание на специалистите към поставените въпроси с оглед последващото им разумно и еднозначно решаване.