Условия конвертации

Рыбка А. Условия конвертации // ММ. Деньги и Технологии. 2003 . №3. C. 28-33


Даже специалист с трудом отличит кожухотрубные теплообменники нового поколения от обычных трубопроводов холодной и горячей воды. Эти аппараты-?невидимки? не только экономят площадь теплопункта, но и снижают затраты на его обслуживание



Несколько лет назад в ивано-франковской гостинице ?Украина? потребовалось установить новые теплообменники для горячего водоснабжения взамен вышедших из строя. При этом проблема состояла в том, что не удавалось найти решения, каким образом старые громоздкие кожухотрубные аппараты убрать из помещения. Каждый из них был длиной более 4 м, диаметром более 0,3 м и весил несколько центнеров, а подвальное помещение, где они были установлены, находилось под центральным холлом гостиницы.

Предлагалось два, на первый взгляд, очевидных решения. Первое ? пробить под углом отверстие в стене здания и вытащить через него аппараты. Второе ? разрезать теплообменники на части, которые можно было бы вынести наружу через имеющиеся дверные проемы и проходы. Однако анализ этих вариантов показал, что каждый из них очень трудоемок, сложен в исполнении и неудобен для продолжающей работать гостиницы.

В этом, казалось, безвыходном положении на выручку пришли новые кожухотрубные миниатюрные аппараты. Благодаря их применению был реализован третий, неожиданный вариант: старые аппараты оставили на своих местах, а необходимые по тепловой мощности новые теплообменники установили рядом с ними. Причем в проходе осталось пространство, достаточное для того, чтобы в нем можно было проводить работы по техническому обслуживанию системы отопления. Отметим, что в имеющемся в распоряжении теплотехников пространстве не помещалась ни одна из самых малогабаритных конструкций пластинчатых теплообменных аппаратов (ТОА), которые в последние годы пришли на смену традиционным кожухотрубным устройствам, почти столетие царствовавшим в системах водяного отопления. Преимущества пластинчатых ТОА перед старыми моделями кожухотрубных теплообменников общеизвестны (последние в десятки раз крупнее и тяжелее). С новым же поколением кожухотрубных аппаратов пластинчатые конструкции не могут конкурировать столь успешно.

Вода греет воду

Основными элементами пластинчатых аппаратов, через которые осуществляется передача тепла от потока горячей воды в контур отопления, являются тонкие листы, обычно из нержавеющей стали. Выштампованные в них канавки различного поперечного сечения при сборке пластин в пакеты образуют две разветвленные сети трубопроводов, по одной из которых циркулирует горячая вода, а по другой ? холодная. Такие теплообменники бывают разборными и неразборными.

На эту конструктивную особенность аппаратов очень важно обращать внимание при оценке их характеристик, так как довольно часто в рекламных материалах приходится сталкиваться со смешением понятий, когда под словами ?пластинчатый теплообменник? понимается некий гибрид, имеющий набор свойств, полученный как бы выгодным сложением таблиц свойств этих двух разновидностей. При этом в итоговой таблице сохраняются только достоинства обоих типов ТОА, а недостатки умалчиваются. Однако устройства, обладающего таким комплексом характеристик, не существует.

Конструкции новых аппаратов, разработанных и выпускаемых севастопольским предприятием ?Теплообмен? (его директор Виталий Барон предоставил редакции ?ДиТ? материалы, которые использованы в нашей статье), в принципе такие же, что и у традиционных кожухотрубных ТОА. Они представляют собой пучок труб, которые соединены с входным и выходным фланцами, закрепленными на кожухе (он также с двух сторон заканчивается фланцами). Однако существует ряд отличий, совокупность которых позволяет до такой степени миниатюризировать конструкцию, что поперечное сечение аппарата сравнялось с диаметром трубопроводов обвязки.

При этом, благодаря малой толщине стенок трубок, резко увеличилась интенсивность теплообмена. Подчеркивая эти конструктивные и эксплуатационные особенности, разработчики назвали свое детище ТТАИ ? тонкостенный теплообменный аппарат интенсифицированный.

Простая конструкция, которую нелегко повторить

Возникает вполне очевидный вопрос: ?Почему раньше конструкторы кожухотрубных ТОА не могли уменьшить толщину стенок трубок?? ? Потому что она определяется не только рабочим давлением воды в контуре, но и рядом технологических ограничений.

Тогда наступает очередь второго вопроса: ?Каким образом изобретатели ТТАИ смогли обойти эти ограничения?? ? Ответ на этот вопрос не разглашается, так как он относится к разряду ноу-хау, которое разработчики не обязаны обнародовать. Недавняя история с попыткой некоей фирмы скопировать запатентованное конструкторское решение показала, что скрупулезное воспроизведение всех элементов и их соединений в устройстве ? очень зыбкая база для продвижения на рынке ворованного продукта: все установленные в коммунальном хозяйстве ?слизанные? ТТАИ (а было их сотни) едва дожили до конца своего первого отопительного сезона. Отремонтировать их было невозможно, так что на следующий год тепловикам пришлось устанавливать новые ТОА.

Еще совсем недавно, в начале 90-х годов, в ответ на предложение применить компактные ТОА можно было услышать ?резонный? ответ: ?А что нам даст минимизация массогабаритных характеристик теплообменника? У нас места в теплопунктах много?. Сегодня уже практически никому не требуется объяснять, какие возможности предоставляет уменьшение объемов и веса ТОА.

В рыночных условиях, когда каждый квадратный метр помещения, особенно расположенного в центральной части крупных городов, ценится на вес золота, площади, высвобожденные за счет применения легких малоразмерных теплообменников, из разряда вспомогательных (а значит, затратных) переходят в основные, на которых зарабатываются деньги.

Теплопередача в одномерном пространстве

Вес и габариты аппарата, безусловно, важные характеристики и при монтаже, и при эксплуатации. Но, пожалуй, не меньшее значение имеет удобство компоновки ТОА на объекте. В этом пластинчатые аппараты и ТТАИ принципиально отличаются. О пластинчатых конструкциях говорят, что они очень компактны. Но какой смысл вкладывается в эти слова? Действительно, они имеют вид большого или малого параллелепипеда и, на первый взгляд, удачнее вписываются на объекте. Однако это далеко не всегда так. Точнее, всегда так, если проектант относится к ТТАИ так, как привыкли относиться к устаревшим кожухотрубным аппаратам.

Если же воспринимать ТТАИ не как элемент оборудования, а как часть трубопровода, то картина может поменяться на противоположную. Действительно, размещая ТТАИ по старинке, как элемент оборудования где-то в центре теплопункта, необходимо закрепить его на специально установленных фундаментах, да еще предусмотреть пространство выема (очистки), как полагалось для устаревших кожухотрубных аппаратов. При этом проигрыш перед пластинчатыми аппаратами будет очевиден.

Но если учесть очень малый вес ТТАИ (погонный метр длины аппарата весит меньше погонного метра металлических трубопроводов, обвязывающих теплообменник), возможности его работы в любом пространственном положении (горизонтально, вертикально, под углом), его псевдоодномерность (аппараты как бы имеют один размер ? длину, так как их диаметр практически неотличим от диаметра трубопроводов), то преимущества будут, безусловно, на стороне ТТАИ.

Ведь этим аппаратам не требуются не только фундаменты для установки крепления, но и путевые опоры, применяемые для крепления трубопроводов. ТТАИ крепятся за счет жесткости подводящих и отводящих трубопроводов. По этой же причине для них не требуется выделения пространства, необходимого для проведения очистки, так как они настолько легки, что нет никакого смысла обслуживать их или ремонтировать на месте установки в теплопункте. Самый тяжелый аппарат весит около 50 кг, что позволяет легко демонтировать его силами двух рабочих и переместить в мастерскую для выполнения необходимых работ.

Элемент дизайна помещения

Так как ТТАИ имеют практически такие же диаметры, что и трубопроводы системы, его обычно размещают в пучке труб и теплоизолируют теми же материалами, что и трубопроводы, одновременно с ними. В итоге теплообменники визуально как бы исчезают из помещения, а в сплетении труб появляется еще один отрезок. Грамотный учет и использование этих особенностей позволяет в пределе прийти к тому, что аппарат не занимает на объекте места в плане вообще, что в принципе является недостижимым для пластинчатых ТОА.

В частности, такие одномерные теплообменники могут монтироваться на стенах (как полотенцесушители в ванных комнатах), в том числе и на ненесущих ограждениях. А так как по стенам, как правило, все равно проложены трубы, то появление еще одной не изменяет планировку помещения. Например, на одном из объектов аппарат расположен над проемом входной двери, как карниз для гардин. Более компактное оборудование трудно себе представить. Кстати, эти свойства ТТАИ уже обеспечили функционирование одного ночного клуба, нескольких слесарных мастерских и бытовок, появившихся на освободившихся площадях только благодаря замене устаревших конструкций аппаратов на ТТАИ.

Два решения одной задачи

Два теплообменника ТТАИ, необходимые для решения поставленной теплотехнической задачи, более чем в 10 раз легче разборного пластинчатого теплообменника, который обеспечивает такие же характеристики теплопередачи

Параметры нагреваемой воды

Массо-габаритые характеристики теплообменников

Расход, м3/ч

Температура на входе, ?С

Гидросопротивление, МПа

Кол-во, штук

Габаритный объем одного аппарата, м3

Масса одного аппарата, кг

174

5

0,1

ТТАИ

2

0,06 (0,17x0,17x2,0)

27

Пластинчатый

1

0,71 (1,54x0,41x1,13)

587

Скупой платит дважды

После анализа характеристик, которые первыми буквально бросаются в глаза проектировщикам систем отопления и потребителям тепла (габаритов и удобства компоновки теплообменников), заказчики обычно обращают внимание на стоимость аппаратов и работ по их монтажу. Отметим, что при этом не стоит забывать, что в угоду минимизации цены может быть принято решение, заведомо проигрышное по техническим характеристикам (например, по ресурсным показателям) и поэтому в целом неудачное. В таком случае экономия при покупке быстро перекроется затратами на эксплуатацию, а требующий постоянного ?лечения? аппарат, скорее всего, придется заменить (как тут не вспомнить пословицу ?Скупой платит дважды?).

Самый оптимальный подход к поиску ТОА с приемлемой ценой состоит в том, что прежде всего нужно составить перечень предлагаемых на рынке аппаратов с сопоставимыми теплогидродинамическими характеристиками (в пределах заданных требований). А затем, учитывая их габариты и удобство компоновки на объекте (эти показатели также должны быть установлены проектировщиком отопительной системы заранее), выбрать среди них тот, который имеет минимальную цену.

Наш опыт свидетельствует, что при решении большинства задач ТТАИ оказываются примерно в два раза дешевле разборных пластинчатых ТОА и близки по цене к неразборным, оставаясь все же несколько дешевле. Но . мы считаем, что корректным является сравнение именно с разборными пластинчатыми аппаратами, так как теплообменники ТТАИ разборные.

В чем соперники равны?

Для получения максимально объективной картины возможностей различных типов ТОА (а в ней, безусловно, заинтересован каждый потенциальный пользователь) необходимо сравнение аппаратов еще по нескольким важным при эксплуатации показателям. Особое место среди них принадлежит комплексу характеристик надежности, кратко определяемому как ресурс работы. Это понятие включает в себя гарантийный срок службы, время до заводского ремонта, до списания, наработки на отказ. Поскольку при изготовлении теплообменников всех типов используются материалы со стандартизированными свойствами, пластинчатые ТОА и ТТАИ имеют одинаковые показатели надежности (при условии выполнения инструкций по монтажу и соблюдения правил эксплуатации аппаратов).

Отметим, что и по еще одному параметру ? гидравлическому соп