Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!

А.И. Миргородский, технический директор,
НП «Энергоэффективный город»,
И.В. Романов, ведущий специалист,
ООО «НТ», г. Москва

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 из которых – чувствительность к качеству теплоносителя, поскольку в «суровых российских условиях» (то есть когда качественное соблюдение водно-химического режима скорее исключение, чем правило) этот недостаток перевешивал все достоинства. Тем не менее, достаточно мощная рекламная кампания помогла продвижению 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 вперёд, скажем, что статья написана, в первую очередь, с целью развеять некоторые стереотипы, навязанные, как нам кажется, ещё 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, а также лёгкость 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 тонкостенностью теплопередающих пластин. Фигурируют разные данные о коэффициенте теплопередачи, в среднем порядка 4000-6000 кВт/(м2оС). Современные тонкостенные теплообменные аппараты интенсифицированные (ТТАИ) уже давно работают (не в лаборатории, а на предприятиях) с коэффициентом теплопередачи и более 8000 Вт/(м2оС). 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 популистский. 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 ещё работающих старых, но с «худшими», на взгляд продавцов, характеристиками.

Те, кто изучал основы термодинамики, знают, что коэффициент теплопередачи всего лишь определяет необходимую площадь поверхности теплообмена, то есть говорить о компактности и высоком коэффициенте теплообмена – значит говорить об одном и том же. Поэтому оставим пресловутый коэффициент в покое и перейдём к следующему параметру, более важному для потребителя.

Компактность. Как уже отмечалось выше, на фоне «советских» кожухотрубных теплообменников пластинчатые выглядели впечатляюще компактными. Они действительно занимали значительно меньшую площадь. Однако, всё меняется, и современные кожухотрубные теплообменники не только занимают меньшие площади, – они могут вообще её не занимать.

Лёгкость и возможность бесфундаментного размещения тех же теплообменников ТТАИ позволяет смонтировать тепловой пункт в плоскости стены или даже потолка (так называемые «планшетные теплопункты») (рис. 1-3). 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 м2 в торговом центре).

Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!
Рис. 1. ИТП с теплообменниками ТТАИ.
Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!
Рис. 2. «Планшетный» ИТП размещён в плоскости стены.
Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!
Рис. 3. Теплообменники смонтированы в плоскости потолка из-за стеснённых условий.

Ещё полезнее это свойство кожухотрубного теплообменника ТТАИ, когда необходимо, в соответствии с требованием Федерального закона № 190 «О теплоснабжении», перейти с «открытой» схемы ГВС на «закрытую», и встаёт необходимость размещения теплообменников ГВС в многоквартирных домах старой застройки, где ни подвала, ни иного помещения, пригодного для размещения ИТП, нет. Тогда узел подготовки ГВС можно вписать даже под лестницу (рис. 4).

Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!
Рис. 4. ИТП (блок ГВС) размещён под лестничным пролетом.

Самый-самый компактный ИТП был размещён в подвальном помещении дома старой постройки в центральной части Москвы, где единственным подходящим местом как раз оказалась каморка в подлестничном пространстве. Заказчик рассказал, что обращался ко многим, но никто не смог вписать в указанное пространство ИТП. Проектанту (а затем и монтажникам) всё-таки удалось разместить там ИТП, применяя теплообменники ТТАИ, хотя для этого пришлось задействовать 3 стенки этой каморки. А заказчику не пришлось «изобретать» к этому зданию какую-то пристройку для теплопункта, что в условиях «старой» Москвы – мероприятие чрезвычайно затратное.

Если сравнивать в цифрах, решим, для наглядности, практическую задачу. Требуется осуществить 2-х ступенчатый нагрев воды для ГВС, при этом расход нагреваемой воды – 8,4 т/ч, температуры нагреваемой воды (последовательно по ступеням) – 5, 43 и 55 оС. По греющей среде были заданы следующие параметры: расход через II и I ступени соответственно – 5,6 и 15,2 т/ч, температуры греющей среды на входе во II и I ступени соответственно – 70 и 52 оС.

Одна из западноевропейских фирм для выполнения этих условий предложила пластинчатый теплообменник с габаритным объёмом 0,19 м3. Суммарный габаритный объём для решения той же задачи двух аппаратов ТТАИ почти в 5 раз меньше (1 ступень – 0,03 м3, 2 – 0,007 м3) при тех же потерях напора. А при использовании одноступенчатой схемы подогрева ГВС выигрыш (при прочих равных условиях теплообменников ТТАИ перед пластинчатыми) по габаритному объёму достигает 10 раз и более.

Еще один стереотип, возникший на фоне уже некорректного сегодня сравнения кожухотрубных теплообменников советского периода и пластинчатых – это малый вес последних. Ситуация сегодня опять с повторилась с точностью до наоборот. Приведем пример для следующих условий: теплообменный аппарат в отопительный контур ИТП, график теплосети 130/70 оС, график системы отопления 95/70 оС. Мощность – 0,57 Гкал/ч. В результате расчётов (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 2-х ступенчатой схемы ГВС, которые нагреют от 5 до 60 оС воду теплоносителем 70 оС (максимальный разбор). Мощность 0,42 Гкал/ч. Упомянутые выше компании предложили: первая – моноблок весом 285 кг, вторая теплообменники 1-й и 2-й 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 ведь от веса зависят и затраты на транспорт, и на погрузку-разгрузку (рис. 5), и удобство монтажа/демонтажа, обслуживания, разборки/сборки, устройство фундамента, опор и проч., и проч.

Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!
Рис. 5. Теплообменники транспортируются без использования грузоподъёмных средств.

Наконец, осталось рассмотреть последний критерий – лёгкость 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 специальные приспособления или оснастка, в рабочей группе должно быть не менее трёх человек, и главное – при этом страдают многочисленные резиновые уплотнительные прокладки, имеющие сложную форму, которые требуют постоянной замены. 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, его иногда удаётся 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 произошёл 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 стоимостью пластинчатых разборных теплообменников. 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 надёжное.

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, а, поскольку, как отмечалось выше, теплообменники ТТАИ в среднем в 10 раз легче современных пластинчатых аппаратов, они легко демонтируются и переносятся в приспособленное для техобслуживания помещение. Также отметим, что теплообменники ТТАИ – разборные, трубный пучок элементарно извлекается одним слесарем (рис. 6, 7). И он же может провести очистку отложений, как показала практика, часто достаточно простой щёткой. 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.

Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!
Рис. 6. Теплообменник ТТАИ в разобранном виде.
Теплообменные аппараты: КОЖУХОТРУБНЫЕ vs ПЛАСТИНЧАТЫЕ – 3:0!
Рис. 7. Теплообменник ТТАИ в собранном виде.

Выводы

Технический прогресс неумолим. Техника развивается, и её 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. Постепенно уходят и огромные кожухотрубные теплообменники.

Однако, 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, остаётся сослаться на более чем 25-летний опыт эксплуатации более девяти тысяч теплообменников ТТАИ в тех самых «суровых российских условиях» и в не менее разнообразных условиях стран СНГ.

Не будем переписывать тут многочисленные отзывы эксплуатирующих организаций о теплообменниках ТТАИ – читатель может перейти по ссылке http://www.needtech.ru/ttai и ознакомиться с ними, а лучше позвонить и поговорить с «эксплуатацией».

В конце лишь предостережём, 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.

По материалам: www.rosteplo.ru