Инженерный расчет и дальнейший подбор теплообменника достаточно сложен. При этом предполагается, что будут учтены семь независимых параметров и их взаимовлияние.
- Должны быть учтены:
- Расход нагревающей среды;
- Расход греющей среды;
- Температура на входе нагревающей среды;
- Температура на входе греющей среды;
- Потеря давления для нагревающей среды;
- Потеря давления для греющей среды;
- Температура на выходе одной из сред.
Если меняется хотя бы один из параметров, то происходит изменение типоразмера теплообменника. Недопустимо подбирать агрегат только по мощности теплосъема, не учитывая других параметров.
Ошибки проектирования наиболее коварны. В отличие от ошибок при монтаже или обслуживании, такие просчеты не очевидны, а последствия их наиболее неприятны. Ошибка монтажа или эксплуатации может, как максимум, вывести агрегат из строя и повлечь за собой его ремонт, а ошибка в проекте приводит к неработоспособности целого технического комплекса при полностью исправном оборудовании. Выявить некоторые из них бывает значительно труднее.
Самая распространенная ошибка, на сегодняшний день, неправильно выбранные температуры греющей среды. Проектировщики, зачастую, выбирают график 90/70°C, в том числе и для конденсационных котлов. А для этих котлов такой режим нецелесообразен, так как котел перестает работать в конденсационном режиме. Естественно, что при более низкотемпературном режиме теплосъем тоже снизится. И в отношении новой техники подобные ошибки типичны, когда не учитываются измененные основные параметры вводимого оборудования.
Одна из проектных организаций Севастополя при реконструкции теплоснабжения гостиницы допустила именно такой промах. На запрос возмущенного заказчика, проектанты ответили, что всему виной теплообменники, которые работают не в соответствии с паспортными данными. Однако заказчик оказался достаточно дотошным и заказал независимые испытания работы оборудования. При этом выяснилось, что теплообменники полностью отвечают заявленным параметрам, а вот тех. условия не выполняются, и на входе вода имеет температуру не 90, а 60°C, к тому же неправильный подбор сетевого насоса не обеспечивал нужный проток через греющий контур.
Кстати, это вторая типичная ошибка при проектировании — отсутствие согласованности оборудования. В Черкассах столкнулись с нехваткой горячей воды на объекте. Обвинили теплообменный аппарат. При детальном анализе выяснилось, что в подающий греющий водопровод Ду 80 врезан вентиль Ду 50, который не мог обеспечить необходимый проток теплоносителя. После замены вентиля все нормализовалось. Под Киевом был аналогичный случай, но причина крылась в другом. При потребностях для нагрева ГВС в 50 кВт использовался электрокотел с паспортной мощностью 20 кВт и, конечно, нагрева явно недоставало.
Третья ошибка — когда данные подает заказчик, и они не пересчитываются. В жилом доме Одессы по данныи заказчика установили теплообменник. Горячей воды часто не хватало. После испытаний специалисты выяснили, что может по незнанию, может из желания сэкономить заказчик дал среденесуточный расход, вместо пикового. В результате во время пиковых нагрузок теплообменник не справлялся.
Несогласованность гидравлических характеристик теплообменника, сети и насосов является еще одной распространенной ошибкой проектирования. Ошибка эта вроде бы и не теплотехническая, но часто становится причиной нехватки горячей воды. При превышении сопротивления системы определенного значения, напор насосов становится недостаточным и проток греющей воды недостаточен. Происходит такая ошибка, почти всегда, когда техзадание выдает заказчик, но иногда встречается и у проектантов, которые не могут задать допустимое падение напора в теплообменнике, что и влияет на неправильный выбор циркуляционных насосов.
В 1993 г. были созданы тонкостенные теплообменные аппараты интенсифицированные (ТТАИ) в г. Севастополе на предприятии ООО «Теплообмен». Получен на них и российский сертификат соответствия. Для установки подобных аппаратов существуют дополнительные тонкости, которые знают далеко не все, и не все проектанты их знают и учитывают.
- Эти агрегаты очень легкие. Для их установки, почти всегда, нежелательны опоры, фундаменты и т.д. Аппараты держатся за счет трубопроводов. Для длинных аппаратов (более 3 м) может понадобиться путевая опора посередине корпуса.
- В конструкцию агрегатов заложен эффект самоочистки, при применении рекомендуемого решения с насосом рециркуляции, накипь на поверхностях теплообмена не откладывается. Обычно эту возможность проектанты не используют. Либо закладывают в проект расход сильно превышающий реальный, либо циркуляционный насос подбирают не в соответствии с рекомендациями производителя, а по обычным правилам.
- В отличие от пластинчатых, тонкостенный теплообменный аппарат интенсифицированный имеет по одной из полостей прямолинейные проходные сечения большого диаметра. В Тольятти, на заводе «АвтоВАЗ», вода из Волги подается без очистки как охлаждающая. Аппараты другой конструкции требовали регулярной очистки, а ТТАИ обходится без вскрывания уже на протяжении нескольких лет. Если бы вода подавалась через другой проток фильтры были бы обязательны. Однако, при заказе на изготовление, не считается необходимым указывать куда будет подведена загрязненная вода.
- ТТАИ имеют очень малый вес и не нуждаются в габарите выема. Что тоже проектантами не учитывается, и приводит к потере конкурентных преимуществ данных агрегатов. Аппарат проще снять и провести регламентные работы в мастерской, не предусматривая специального габарита на месте установки.
Были рассмотрены распространенные ошибки проектантов, ставящих в проект новое оборудование, не утруждаясь изучить его специфику и измененные требования к установке. Досадные промахи подобного типа сильно снижают эффективность от внедрения той или иной инновации в энергетике.