Целесообразность применения ИТП на базе пластинчатых теплообменников

 М. Василевский

В последние годы при организации систем теплоснабжения широкое применение нашли автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (ИТП). Это комплекс оборудования, предназначенный для распределения тепла, поступающего из тепловой сети, между потребителями в соответствии с установленными для них видом и параметрами теплоносителя. В ИТП применяются преимущественно разборные пластинчатые теплообменники.
 

 В течение многих лет теплоснабжение в районах массовой застройки осуществлялось от ТЭЦ или мощных котельных через центральные тепловые пункты (ЦТП) на основе кожухотрубных водоводяных подогревателей (ВВП). Такая система имеет целый ряд недостатков. Управление процессом отопления конечных потребителей осуществляется только посредством регулировки температуры или напора теплоносителя в котельной. Это делает задачу обеспечения одинаковых параметров отопления всех зданий крайне затруднительной и приводит к так называемым «недотопам» и «перетопам». 

Латунные трубки кожухотрубных теплообменников в системе отопления ГВС подвержены интенсивному обрастанию солями жесткости, а они плохо поддаются чистке. Замена поврежденных трубок затруднена, а часто и невозможна, что снижает эффективность их работы и требует значительных эксплуатационных расходов. Для последовательного соединения таких трубных секций применяют специальные соединительные калачи, через поверхность которых часть теплоты уходит в окружающую среду. Кожухотрубные ВВП имеют значительные габариты и вес, они отличаются невысоким КПД, их трудно подбирать под индивидуальные особенности теплового пункта.
Однако развитие технической мысли в последние десятилетия дало возможность изменить сам принцип регулирования теплоснабжения зданий. Управление подачей тепла в здание теперь может осуществляться непосредственно на входе теплоносителя в здание посредством индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) на базе пластинчатых теплообменников, представляющих собой пакет гофрированных пластин, крепящихся на раме либо запаянными секциями, либо набором пластин, загерметизированным резиновыми уплотнениями. Количество пластин в теплообменнике, их материал, форма и размер определяются конкретной задачей теплообмена двух сред. Для изготовления пластин с гофрированной поверхностью применяются металлы, поддающиеся штамповке. В зависимости от области применения пластины могут быть изготовлены из титана, хромоникелевых, хромоникелемолибденовых нержавеющих сталей и др. Для изготовления уплотнений стандартными материалами является нитриловая резина NBR (для низких температур и нефтепродуктов), этиленпропиленовая резина EPDM (для высоких температур), материал Viton. Большинство выпускаемых разборных пластинчатых теплообменников предназначено для работы при t от –25 до +180 °С и максимальном давлении до 25 бар.
По сравнению с традиционными кожухотрубными аппаратами пластинчатые теплообменники имеют целый ряд преимуществ, такие как компактность, малая металлоемкость, высокая ремонтопригодность (при засорении или замене пластины аппарат может быть разобран, промыт и собран двумя работниками в течение 4 ч). А главное, коэффициент теплопередачи в пластинчатых теплообменниках в 3–4 раза больше, чем в кожухотрубных, благодаря специальному гофрированному профилю проточной части пластины, обеспечивающему высокую степень турбулизации потоков теплоносителей. К тому же, тепловые пункты на основе пластинчатых теплообменников могут «подстраиваться» под конечного потребителя: в случае необходимости мощность ИТП может быть легко уменьшена или увеличена простым извлечением или добавлением пластин, то есть сокращением или увеличением площади поверхности теплообмена в теплообменнике.
Выделяют малые, большие и блочно-модульные ИТП. Малые индивидуальные тепловые пункты предназначаются для домов на одну семью и небольших строений, которые подключены непосредственно к сети централизованного теплоснабжения. Они рассчитаны на нагрев воды ГВС и отопление помещений общей мощностью до 40 кВт. Большие ИТП предназначены для многоквартирных домов или больших зданий. Их мощность может составлять от 50 кВт до 2 МВт. Модульные тепловые пункты – это полностью законченные заводские изделия, с помощью которых реконструируемые или вновь строящиеся объекты (жилые дома) подключаются к тепловым сетям в наиболее короткие сроки.
ИТП устанавливаются на входе системы теплоснабжения каждого потребителя и оптимизируют регулирование тепловой мощности, поддерживая температуру теплоносителя в зависимости от наружной температуры, исключая «перегрев» и «недогрев» помещений. Таким образом, решается извечная для нашей страны проблема обеспечения одинаковых параметров отопления во всех домах.
Обычно ИТП располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещен в отдельно стоящем сооружении. Его основная задача – поддерживать заданную температуру теплоносителя на входе в систему отопления дома в зависимости от температуры наружного воздуха по графику, рассчитанному на усредненное здание и на климатические условия местности. ИТП начинает подавать в систему отопления дома теплоноситель с t +40 оС, когда t наружного воздуха становится ниже +8 оС, при –10 оС t теплоносителя поддерживается на уровне +70 оС, при –28 оС t достигает +95 оС (приведенный температурный график рассчитан на обогрев здания с нормальной теплоизоляцией).
Использование ИТП предусматривает переход от 4-х на 2-хтрубную схему теплоснабжения жилых домов. Таким образом, за счет сокращения протяженности труб ГВС пятикратно снижается потребляемая электрическая мощность, требуемая для прокачки теплоносителя от магистральной тепловой сети до жилого дома. 
ИТП оснащается зарезервированными циркуляционными насосами, датчиками, контролирующими температуру, давление, расход теплоносителя, горячей воды и электроэнергии, состояние оборудования, а также вычислительным устройством, управляющим исполнительными механизмами, запоминающим и передающим всю информацию по цифровым каналам связи в оперативно-диспетчерскую службу теплосети. Дежурный диспетчер знает текущее состояние объектов и всех измеряемых значений на текущий момент времени, он может управлять элементами ИТП, если потребуется – восстановить историю состояния оборудования и параметров, просмотреть ее на мониторе компьютера или распечатать журнал событий.
Вся коммерческая информация на виду: сколько тепловой энергии получил, а правильнее – купил, домовладелец, какие ресурсы в обеспечение этого были потрачены производителем тепла: теплоносителя, воды, электроэнергии.
Примеры внедрения ИТП имеются в Москве, Санкт-Петербурге, Мурманске, Казани, Челябинске, Тольятти, Уфе, Ижевске, Краснодаре и других городах нашей страны. Например, в Татарстане и Чувашии такие проекты возведены в ранг республиканских законов. Недавно Государственный комитет Кабардино-Балкарской Республики по ЖКХ осуществил пилотный проект по оборудованию теплопунктами многоквартирного жилого дома в Нальчике. 
Одним из наиболее показательных примеров является реконструкция систем теплоснабжения в г. Мытищи (Московская обл.), где проект работы осуществляется муниципальными властями совместно с компанией «Мытищинская теплосеть». Это оператор теплоснабжения, созданный на базе советского теплосетевого треста в 1990-х гг., а сегодня арендующий местное теплосетевое хозяйство. Компания занимает около 90 % локального рынка тепла.
Теплосети Мытищ были построены в 1960-е гг. В итоге к 2000 г. около 75 % трубопроводов имели предельный износ, потери тепла достигали 30–60 %. Программа реконструкции развивалась в трех стратегических направлениях. Во-первых, полностью заменялась сеть трубопроводов протяженностью 300 км. Вместо старых труб укладывались современные в пенополиуретановой (ППУ) изоляции со встроенной системой диспетчерского контроля. Во-вторых, заменялось оборудование котельных. В-третьих, в домах устанавливались ИТП, которых за 12 лет было установлено порядка 900 единиц (80 % от необходимого количества). Потери тепла сократились с 30 до 10 %. Преимущества реконструкции теплоснабжения в полной мере проявятся, когда все дома, входящие в одну систему отопления, будут оснащены ИТП, как это уже сделано в пос. Пироговский Мытищенского района. 
По мнению экспертов, для нового микрорайона капитальные затраты на постройку ИТП в каждом доме меньше в 2,5–3 раза, чем затраты на постройку ЦТП и четырехтрубную систему. И расход электроэнергии на отпуск 1 Гкал при этом в 3–4 раза меньше. Удельный расход электроэнергии на ИТП меньше, поскольку в ЦТП вода гоняется по всему микрорайону, а в новых домах с ИТП потребляемая электрическая мощность составляет до 2 кВт. 
Основными производителями блочно-модульных ИТП в России являются Alfa-Laval, «ГЕА «Машимпэкс», «Промарматура XXI – век», «ПромСервис», «Ридан», «НПФ Теплоком», «Техэнергострой», БМК «Энерголидер» и некоторые другие компании. 

(Источник: http://www.aqua-therm.ru/articles/articles_278.html)