Особенности применения емкостных водоподогревателей модели ВПЕГ (СТД) в составе тепловых пунктов и автономных систем ГВС

Паровые водоподогреватели емкостного типа модели ВПЕГ (другая аббревиатура аналогичных изделий – СТД) широко используются в различных системах ГВС, обеспечивающих горячей водой жилые дома, здания производственного и общественного предназначения. Емкостными водоподогревателями горизонтального исполнения оснащаются тепловые пункты (ЦТП и ИТП) централизованных теплосетей, включают ВПЕГ (СТД) также в схемы подготовки и распределения горячей воды индивидуальных застроек в частном домостроении.

Конструктивное исполнение ВПЕГ

Емкостной паровой водоподогреватель горизонтального исполнения представляет собой теплообменник кожухотрубного типа, состоящий из следующих конструктивных элементов:

• 1 – стальной корпус;
• 2 – переднее днище;
• 3 – заднее днище;
• 4 – горловина с присоединительным фланцем;
• 5 – змеевик;
• 6 – уголок с рамкой;
• 7 – ушки для транспортировки корпуса;
• 8 – манометр;
• 9 – трехходовой кран;
• 10 – термометр в оправе;
• 11 – предохранительный клапан;
• 12 – спускной патрубок с запорным вентилем, используемый для выпуска воды при ремонте.

Принцип работы ВПЕГ

Функционирование емкостных паровых водоподогревателей основано на использовании явления термической стратификации – физического процесса расслоения воды, при котором более нагретая жидкость естественным образом размещается выше холодной.

Это важно! Процесс расслоения воды внутри корпуса ВПЕГ необходимо поддерживать принудительным увеличением температурного перепада снизу вверх, чтобы не допускать перемешивания слоев жидкости с разными температурами. Эффективность правильно построенного процесса стратификации заключается в возможности обеспечения пользователей горячей водой в кратчайшие сроки за счет концентрации воды максимальной температуры в верхних слоях корпуса без необходимости прогрева всего объема ВПЕГ.

В соответствии с явлением термической стратификации работа ВПЕГ организована следующим образом (см. рис. ниже):

1. Через штуцер входа нагреваемой воды, размещенный в нижней части корпуса (поз. А), в емкость ВПЕГ подается холодная вода (температура воды составляет 5 град. Ц). Ее нагрев осуществляется теплом насыщенного пара, подаваемого в змеевик (поз. 5 по спецификации предыдущего рис.). По мере нагрева подогреваемые слои жидкости поднимаются и вытесняют более теплую воду верхних слоев через штуцер выхода подогретой воды в верхней части корпуса (поз. Б). Из этого штуцера производится разбор горячей воды для подачи пользователям. Температура горячей воды на выходе составляет 75 град. Ц. Контроль температуры воды на выходе из ВПЕГ осуществляется термометром (поз. 10).

   

2. Для подогрева воды используется насыщенный пар, который подается через штуцер входа пара (поз. В) в змеевик (поз. 5 предыдущего рисунка). Отдав воде свою тепловую энергию через поверхность теплообменных трубок змеевика, пар конденсируется и выводится через штуцер выхода конденсата (поз. Г). Давление пара контролируется манометром (поз. 8).

Обратите внимание! Холодная и теплая вода не смешиваются – холодная вода остается внизу, более теплая устремляется вверх.

Нормативная база для применения ВПЕГ в системах ГВС

Емкостные водонагреватели получили свое название благодаря нагреву воды в емкости нагревателя путем накапливания необходимого количества горячей воды, обеспечивающего разовый пиковый расход. Накопление тепла происходит во время его выработки с использованием греющего пара, а использование горячей воды осуществляется по мере потребности. За 2-4 часа на небольшой тепловой мощности можно подготовить и аккумулировать (то есть нагреть и сохранить) горячую воду для полного пика максимального водо-и теплопотребления. В частности, модели ВПЕГ и СТД объемами от 1 до 4 куб. м (от 1000 до 4000 литров) за счет аккумулирования тепла обеспечивают нагрев воды до 75 град. Ц за период от 1 часа до 1 ч. 50 мин в зависимости от давления пара (при давлении Р = 0,5 МПа - 1 час, Р = 0,2 МПа - 1 час 16 мин, Р = 0,07 МПа - 1 час 35 мин, Р = 0,02 МПа - 1 час 50 мин).

В обиходе емкостные водоподогреватели типа ВПЕГ или СТД нередко называют баками-накопителями, тепловыми аккумуляторами, накопительными водонагревателями, бойлерами - ВПЕ и даже буферными емкостями. Нормативной документацией, регулирующей проектирование и эксплуатацию тепловых сетей, допускается применять емкостные водоподогреватели типа ВПЕГ в системах ГВС в качестве баков-аккумуляторов горячей воды при условии соответствия их вместимости требуемой по расчету вместимости баков-аккумуляторов. Укажем некоторые нормативные документы, в которых оговорена необходимость включения емкостных водоподогревателей как в централизованные системы водоподготовки ГВС, так и в автономные системы ГВС частных домов:

1. СТО 17330282.27.060.003-2008 «Тепловые пункты тепловых сетей. Условия создания. Нормы и требования» - п. 7.2.
2. СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» - п. 6.25 – в части выравнивания сменного графика потребления воды и п. 6.33 – в части резервирования тепловой энергии.
3. СП 41-104-2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения» - п. 5.12.
4. «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок», утв. Приказом Минэнерго РФ от 24.03.2003 г. за № 115 - п.9.1.19.

Аккумулирующие функции ВПЕГ в системах ГВС

Централизованные и автономные системы обеспечения горячей водой характеризуются пиковым потреблением тепла ( в отличие от равномерного среднечасового), не совпадающим по времени с пиками выработки этого тепла. Теплоаккумуляторы позволяют использовать менее мощные источники тепла за счёт нагрева бака в часы минимального теплопотребления и охлаждения при максимальных нагрузках. В таком случае мощность источника тепла может быть существенно ниже пиковой нагрузки, однако этой мощности достаточно, чтобы обслужить несколько точек водопользования. Например, вечерний прием душа в частном доме либо приготовлением корма в сельском хозяйстве.

ВПЕГ эффективны в следующих случаях:

1. При низкой тепловой мощности источника тепла (водогрейного котла локальной котельной или разрешенной мощности теплового пункта от тепловых сетей), которая уступает по величине потребной пиковой тепловой мощности ГВС. Использование емкостного подогревателя устраняет некомфортное снабжение потребителей горячей водой, когда при пиковых нагрузках пользователям приходится ждать, чтобы горячая вода, наконец-то, добралась и до них.
2. В системах, предполагающих перерывы подачи тепловой энергии от источника тепла при недопустимости перерывов в работе потребителя/приемника тепла. В таких системах ВПЕГ аккумулируют тепло во время работы теплоисточника и отдает его в систему во время простоя теплоисточника;
3. Для помещений, размеры которых недостаточны для размещения необходимой по мощности установки ГВС.

Заключение

Использование ВПЕГ позволяет подключать большие пиковые нагрузки ГВС, превышающие лимиты теплоэнергии, выделенные на ИТП и ЦТП теплоснабжающими организациями. Включение емкостных водоподогревателей моделей ВПЕГ объемами 1-4 куб. м в системы ГВС, обслуживающие пользователей с самым сложным графиком потребления (рестораны, гостиницы, больницы, спортивные комплексы, многоквартирные жилые дома, воинские части и т.п.), гарантирует надежность подачи требуемого объема горячей воды и повышает комфортность ее использования (моментальное поступление воды при купании, для хозяйственно-бытовых и санитарно-гигиенических нужд).