Энергоэффективные, энергосберегающие  теплообменные аппараты (ТА), основанные на закрутке потока, с высоким коэффициентом теплопередачи, низким солеотложением  и низким уровнем затрат на эксплуатацию, превосходящие по параметрам существующие пластинчатые и кожухотрубные ТА.

Одним из ключевых элементов модернизации системы теплоснабжения в сфере ЖКХ является теплообменное оборудование, как устройство, передающее тепло нужного качества  от источника (ТЭЦ, котельная) конечному потребителю (квартира).

Современные системы теплоснабжения предполагают внедрение независимых по отоплению и закрытых по ГВС схем подключения с физическим  разделением теплоносителей через ТА между источником тепла и домом. Такое разделение позволяет более чётко разделить права и ответственность теплоснабжающей организации и потребителей тепла, интересы которых представляет управляющая компания ЖКХ. При этом обеспечивается необходимое качество воды на котельной и воды в доме, снижаются общие издержки теплоснабжения.

В этих схемах наиболее эффективно работают автоматизированные системы учёта потребления тепла для финансовых расчётов и приборы  регулирования работы ТА в зависимости от температуры окружающего воздуха с целью экономии энергоресурсов. Минимизируется перерасход тепловой энергии при дефиците тепла для концевых потребителей, устраняются «недотопы» и «перетопы, характерные для централизованной системы отопления.

Существенно снижаются затраты на теплоснабжение и 
 исключаются случаи дефицита тепловой энергии при подключении новых абонентов.

При таком подходе возрастает роль теплообменников, обеспечивающих энергоэффективность и поддержание стабильных характеристик тепловой производительности в течение длительного времени эксплуатации.

Анализ издержек производства и эксплуатации позволяет назвать следующие критерии энергоэффективности (качества), предъявляемые к вновь проектируемым ТА:

1.            Увеличение коэффициента теплопередачи при меньшем увеличении гидросопротивления.

2.            Минимизация солеотложения и загрязнений поверхности при нагреве воды водопроводного качества.

3.            Лёгкость технического обслуживания, увеличенные межремонтный и межпромывочный  циклы.

4.            Компактность по занимаемому пространству, лёгкость монтажа.

Для решения этих проблем создано новое энергоэффективное оборудование SpinCell.

Также известно, что одним из важных факторов, препятствующих эффективному теплообмену и успешной эксплуатации ТА, являются  образующиеся солеотложения и накипь.

У пластинчатых ТА при существующем качестве водопроводной воды коэффициент теплопередачи через непродолжительное время снижается в 2-2,5 раза. Несимметричное сечение каналов приводит к снижению скорости и теплоотдачи, а также к увеличению солеотложений и гидросопротивления в «зауженных» зонах сечения каналов.

При разборке и очистке пластинчатого ТА стоимость замены прокладок составляет до 30% стоимости ТА. Его теплопроизводительность при солеотложенияхтолщиной 0.3 мм падает в 2 раза. В ряде регионов РФ разборку и чистку пластин приходится осуществлять ежеквартально, при этом высокая стоимость прокладок и плохая экология технологической операции очистки заставляет собственника неоправданно её откладывать во времени, переплачивая значительные суммы теплоснабжающей организации за перерасход тепла. Загрязнение поверхности толщиной в 1 мм эквивалентно  перерасходу топлива на 15%.

Кожухотрубные ТА на гладкостенных теплообменных трубах также подвержены солеотложениям, т.к. турбулизацияпристенного вязкого слоя в прямолинейном незакрученном потоке недостаточна для ускорения частиц. Кроме того, торможение потока на трубной доске создаёт  предпосылки для усиленных солеотложений.

Зарастание теплообменных  каналов, снижение теплопроизводительности ТА и увеличение потерь давления снижает эффективность внедрения современных схем теплоснабжения, автоматизацию учёта и регулирования в ИТП.

Теплообменники SpinCell, благодаря закрутке потока во внутретрубном и межтрубном пространстве имеют эффект самоочистки, у них отсутствует солеотложения и загрязнения.  

На ролике (ссылка внизу) приведена трёхмерная визуализация закрученного потока в спирально-профильной трубе. Закрученный поток, взаимодействуя со стенкой, активно перемешивает слои, турбулизирует и уменьшает толщину вязкого пристенного слоя. Частицы  не задерживаются на стенке трубы, происходит эффект самоочистки.

Немаловажным фактором является то, что ТА SpinCell имеют высокую компактность и более низкую стоимость изготовления и эксплуатации (стоимость владения). Это существенно снижает срок окупаемости затрат, т.к. большую долю стоимости оборудования теплового пункта (ИТП, ЦТП) составляет стоимость теплообменников.

Основные технические конкурентные преимущества:

• коэффициент теплопередачи в 1,5-2,0 раза выше, чем у пластинчатых и кожухотрубных
• за счет закрутки потока снижены солеотложение и накипь (эффект самоочистки)
• компактная конструкция легче пластинчатых в 2-3 раза и кожухотрубных в 5-10 раз
• устойчивость к гидроударам, работа на высоких давлениях (для высотных зданий!)
• исполнение: нержавеющая сталь, высокотемпературная пайка, лазерная резка, плазменная сварка.

Преимущества для потребителей:

• экономический эффект - на присоединённую нагрузку ГВС = 1 Гкал/ч (12-ти этажный дом) составляет до 1 млн. руб./год) за счет постоянства тепловой производительности ТА в течение календарного года
• эксплуатационные затраты на разборку, очистку и ремонт снижены в 4 раза. В дальнейшем планируется сделать теплообменник необслуживаемым
• компактная установка ТА в стесненных помещениях, в т.ч. на стене в планшетном исполнении  цены на ТА Spin-Cell ниже на 30-50%, гарантийный срок выше, чем у конкурентов.

 

Сравнительная таблица трёх разных ТА при одинаковых условиях работы. Источник: данные ОАО МОЭК.

 

№ п/п	Характеристики теплообменников	пластинчатый			змеевиковый			SpinСell
		отоплен.	ГВС Iст.	ГВС IIст.	отоплен.	ГВС Iст.	ГВС IIст.	отоплен.	ГВС Iст.	ГВС IIст.
1	Расч. КТП, Вт/м2°C	5 037	3 210	5 501	4 712	1 498	2 292	8 640	6 700	7 020
9	Поверхность, m2	5,33	5,33	2,37	5,60	11,20	5,60	3,50	2,90	2,20
10	Масса (пустой), kg	194,40	194,40	63,62	52,00	52,00	52,00	36,00	30,00	17,00
11	Габариты, mm	960x371 x450	960x371 x450	600x290 x347	1604х217 х159	1604х217 х159	1604х217 х159	1400х200 х90	1700х250 х80	1200х320 х70