Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ — 3:0!
Наиболее распространены исторически на территории СССР были кожухотрубные теплообменные аппараты. Достаточно громоздкие, связанные «калачами», и имеющие всем известные недостатки, они были в каждой котельной или ТЭЦ. Появившиеся в начале 1990-х годов на их фоне пластинчатые (тогда в основном, импортные) теплообменники казались революционным технологическим прорывом. Правда, когда был накоплен первый опыт эксплуатации, стало ясно, что и они не идеальны, у них есть ряд существенных недостатков, основной — чувствительность к качеству теплоносителя, поскольку в «суровых российских условиях», т. е. когда качественное соблюдение водно-химического режима скорее исключение, чем правило, этот недостаток перевешивал все достоинства. Тем не менее, достаточно мощная реклама продолжала продвижение сначала импортных, а затем и отечественных марок пластинчатых теплообменников по стране. Дошло до того, что пластинчатый теплообменник стал синонимом слова «энергоэффективность» и был непременным пунктом практически всех региональных программ повышения этой самой пресловутой «энергоэффективности». На фоне победного шествия пластинчатых теплообменников по городам и весям, тихо и почти незаметно произошла революция и в семействе «кожухотрубных» теплообменников. Она обошлась без рекламной шумихи, поскольку новые теплообменники продвигала не крупная международная корпорация с огромным рекламным бюджетом, а скромные производственные предприятия, выживающие в условиях «дикого» рынка, и из всех ресурсов им были доступны только собственный интеллект, советские научные наработки, да смекалка. Поскольку и пластинчатые, и интенсифицированные кожухотрубные теплообменники уже имеют более чем 25-летний опыт работы в российских условиях (включая те самые «суровые»), ниже предпринята очередная попытка сравнить эти теплообменники (и сохранить объективность). Но, забегая вперед, скажем, что статья написана в первую очередь с целью развеять некоторые стереотипы, навязанные, как нам кажется, еще той самой первой рекламной волной пластинчатых теплообменников. Таких, не соответствующих действительности стереотипов, о превосходстве пластинчатого теплообменника над всеми остальными несколько: высокий коэффициент теплопередачи, как следствие первого — небольшой вес и габариты, и легкость технического обслуживания.Итак, по порядку.
Высокий коэффициент теплопередачи.
Описывая положительные потребительские свойства пластинчатых аппаратов, практически всегда отмечают их «значительно более высокий коэффициент теплопередачи», обосновывая это развитой турбулизацией потока и тонкостеностью теплопередающих пластин. Фигурируют разные данные о коэффициенте теплопередачи, в среднем порядка 4000−6000 Вт/(м2 • о С). Современные тонкостенные теплообменные аппараты интенсифицированные (ТТАИ), уже давно работают (не в лаборатории, а на предприятиях) с коэффициентом теплопередачи и более 8000 Вт/(м2 • о С). Кроме того, специалистам хорошо известно, что методы турбулизации потока для трубок проработаны современной наукой (и практикой) лучше, чем для пластин. Тут нужно сразу оговориться, что этот параметр — «коэффициент теплопередачи» — чисто рекламный. Это как рекламный лозунг с указанием огромного числа мегапикселей в камере нового модного телефона, которое не имеет никакого отношения к качеству фотографий, а нужно только для того, чтобы продавать новые телефоны взамен еще работающих старых, но с меньшим числом мегапикселей. Те, кто изучал основы термодинамики, знают, что этот коэффициент теплопередачи всего лишь определяет необходимую площадь поверхности теплообмена, т. е. говорить о компактности и высоком коэффициенте теплообмена — значит говорить об одном и том же. Поэтому оставим этот коэффициент в покое и перейдем к следующему параметру, более важному для потребителя, компактности.
Компактность. Как уже отмечалось выше, на фоне «советских» кожухотрубных теплообменников пластинчатые выглядели впечатляюще компактными. Они действительно занимали на много меньше площади. Однако, уже все поменялось, и современные кожухотрубные теплообменники не только занимают меньшие площади, они могут вообще ее не занимать. Легкость и возможность без фундаментного размещения тех же теплообменников ТТАИ позволяет смонтировать тепловой пункт в плоскости стены или даже потолка (так называемые «планшетные теплопункты») (фото 1, 2).
При запредельной стоимости квадратного метра в торговых центрах или офисах в крупных городах такая «сверхкомпактность» действительно полезное потребительское свойство. И теперь застройщики высвобождают площади при отказе от пластинчатых теплообменников в пользу ТТАИ (например, итог замены — высвобождение 63 кв. м в торговом центре). Еще полезнее это свойство кожухотрубного теплообменника ТТАИ, когда необходимо, в соответствии с требованием закона «О теплоснабжении» 190- ФЗ, перейти с «открытой» схемы ГВС на закрытую, и встает необходимость размещения теплообменников ГВС в многоквартирных домах старой застройки, где ни подвала (ни иного помещения) пригодных для размещения ИТП нет. Тогда узел подготовки ГВС можно вписать даже под лестницу (фото 3).
Самый-самый компактный ИТП был размещен в подвальном помещении дома старой постройки в центральной части Москвы, где единственным местом для размещения ИТП как раз оказалась каморка в подлестничном пространстве. Заказчик рассказал, что обращался ко многим, но никто не смог вписать туда ИТП. Проектанту (а затем и монтажникам) все-таки удалось разместить там ИТП, применяя теплообменники ТТАИ, правда, для этого пришлось задействовать 3 стенки этой каморки. А заказчику не пришлось «изобретать» к этому зданию какую-то пристройку для теплопункта, что в условия «старой» Москвы мероприятие чрезвычайно затратное. Если сравнивать в цифрах, решим, для наглядности, практическую задачу. Требуется осуществить 2-х ступенчатый нагрев воды горячего водоснабжения, при этом расход нагреваемой воды 8,4 т/ч, температуры нагреваемой воды (последовательно по ступеням) — 5, 43 и 55 о С. По греющей среде были заданы следующие параметры: расход через 2-ю и 1-ю ступени соответственно 5,6 и 15,2 т/ч, температуры греющей среды на входе во 2-ю и 1-ю ступени соответственно — 70 и 52 о С. Одна из западноевропейских фирм для выполнения этих условий предложила пластинчатый теплообменник с габаритным объемом 0,19 м³. Суммарный габаритный объем для решения той же задачи двух аппаратов ТТАИ почти в 5 раз меньше (1-ая ступень — 0,03 м³, 2-ая — 0,007 м3) при тех же потерях напора. А если используется одноступенчатая схема подогрева ГВС, то выигрыш при прочих равных условиях теплообменников ТТАИ перед пластинчатыми по габаритному объему достигает 10 раз и более. Еще один стереотип, возникший на фоне уже не корректного сегодня сравнения кожухотрубных теплообменников советского периода и пластинчатых — это малый вес последних. Ситуация сегодня опять с повторилась с точностью до наоборот. Приведем результаты расчетов для следующих условий: теплообменный аппарат в отопительный контур ИТП, график теплосети 130/70, график системы отопления 95/70. Мощность 0,57 Гкал/ч. В результате расчетов (при прочих равных условиях: по потере напора и т. д.) две известные на российском рынке компании предложили теплообменные аппараты весом 280 и 220 кг. Аппарат ТТАИ для этих же условий весит 26 кг. Рассчитаем теплообменники двухступенчатой схемы ГВС, которые нагреют от 5 до 60 о С воду теплоносителем 70 о С (максимальный разбор). Мощность 0,42 Гкал/ч. Упомянутые выше компании предложили: первая — моноблок весом 285 кг, вторая теплообменники первой и второй ступени весом 180 и 168 кг (сумма 348 кг). Теплообменники ТТАИ для этих условий будут весить 32 и 29 кг (сумма 61 кг). Как говорится — комментарии излишни. А от веса зависят и затраты на транспорт, и на погрузкуразгрузку (рис. 4), и удобство монтажа/демонтажа, обслуживания, разборки/сборки, устройство фундамента, опор и проч. и проч.
Наконец, осталось рассмотреть легкость технического обслуживания. Несомненно, возможность разобрать пластинчатый теплообменник и доставить пластины, например, в мастерскую, чтобы их там очистить или заменить, дает этим аппаратам преимущество по сравнению с кожухотрубными, но опять же необходимо подчеркнуть, более полувековой давности, аппаратами. Теперь, когда опыт эксплуатации пластинчатых теплообменников накоплен, почти каждый на собственном опыте знает, что разборку и сборку пластинчатых теплообменников нужно осуществлять из-за его веса на месте, зачастую при этом нужны приспособления или оснастка, нужно не менее трех человек, и главное при этом страдают многочисленные резиновые уплотнительные прокладки, имеющие сложную форму, и их требуется постоянно покупать, чтобы заменять. Стоимость комплекта таких прокладок составляет от 20% (и более) от стоимости нового пластинчатого теплообменника. Срок службы резиновых уплотнений по паспорту составляет 5 лет, на практике с использованием герметиков этот срок иногда удается растянуть до 7 лет. Таким образом за 20 лет срока жизни пластинчатого подогревателя его обладателю придется заменить уплотнения по меньшей мере 2 раза, а может так случиться, что и потратить сумму, соизмеримую со стоимостью теплообменника (т.е. заплатить дважды, как в известной пословице). Жизнь, как известно, гораздо многообразнее, чем нам кажется, и показательный случай произошел в городе N (история не вымышленная). При реализации муниципальной программы энергоэффективности был объявлен тендер на установку ИТП для «закрытия» схемы подключения потребителей ГВС. Основной критерий, как это принято при муниципальных закупках — цена. Конкурс выиграл подрядчик с низкой ценой на пластинчатые разборные теплообменники. Поставка и монтаж были выполнены в срок и почти без нареканий. ИТП запустили, и они с честью отработали 3 года. А дальше наступили те самые «суровые российские условия». Потребовалось провести очистку теплообменников. Их разобрали и почистили. При сборке появилась необходимость заменить несколько прокладок. И тут выяснилось, что они уникальные, настолько, что таких нигде в России не делают. Теплообменники без маркировки («noname») были поставлены из Китая под этот конкретный проект. Изготавливать резинки на заказ выходит по стоимости как покупка новых теплообменников. Проблема так и не решена, пока используют старые прокладки, заливая их герметиком, но это разовое решение и не самое надежное. Контрастом послужат опять теплообменники ТТАИ, в которых всего две резиновые прокладки, и они имеют исключительно простую кольцевую форму. И если потребуется их замена, то стоимость замены прокладок составит около 0,015% от стоимости теплообменника, и поскольку, как отмечалось выше, теплообменники ТТАИ в среднем в 10 раз легче современных пластинчатых аппаратов, они легко демонтируются переносятся в приспособленное для техобслуживания помещение. Также отметим, что теплообменники ТТАИ тоже разборные, трубный пучок элементарно извлекается одним слесарем (рис. 5, 6).
И он же может провести очистку отложений, как показала практика, часто достаточно простой щеткой. Но это, конечно, зависит от свойств воды или теплоносителя. Кстати, в теплообменнике реализован принцип самоочистки, что, конечно, не исключит волшебным образом его загрязнение, но сделает это загрязнение гораздо более медленным.
Выводы.
Технический прогресс неумолим. Техника развивается и ее новые образцы обладают как правило более привлекательными потребительскими свойствами. Это одинаково справедливо и про телефоны, и про теплообменники, и про любую другую продукцию. Ушли в прошлое дисковые телефоны с привязанным карандашом для записи номеров. Ушли и огромные кожухотрубные теплообменники. На рынке есть кожухотрубные теплообменники ТТАИ, которые не только, как правило, не дороже пластинчатых, но и дают возможность существенно снижать эксплуатационные издержки. Что в условиях ограничения роста тарифа не самое последнее дело. Мы не умаляем роль и место пластинчатых теплообменников — это действительно высокоэффективные и высококачественные теплообменные аппараты, и в ряде случаев их применение оправдано и даже оптимально. Но они не являются панацеей и в большинстве случаев, особенно в сфере теплоснабжения, им есть более достойная альтернатива, превосходящая их по всему комплексу потребительских свойств — теплообменники ТТАИ. Поскольку критерий истины — практика, остается сослаться на более чем, 25-летний опыт эксплуатации более трех тысяч теплообменников ТТАИ в тех самых «суровых российских условия» и в не менее разнообразных условиях стран СНГ. Не будем переписывать тут многочисленные отзывы эксплуатирующих организаций о теплообменниках ТТАИ — читатель может перейти по ссылке и ознакомиться с ними, а лучше позвонить и поговорить с эксплуатацией. В конце лишь предостережем, что на рынке появились подделки под теплообменники ТТАИ и при выборе поставщика нужно соблюдать осторожность, и с удовлетворением отметим, что плохую продукцию подделывать не будут — это бессмысленно.
Авторы:
Р.Н. Разоренов, генеральный директор ООО «НТ», г. Москва
А.И. Миргородский, технический директор, НП «Энергоэффективный город», г. Москва