экранированных паровых котлах явлено 20 марта 1939 года в НКЭП за2263 Опубликовано 30 ноября 1940 года.экрани-показы-одолжит место ние ко, наприних колфронто. ительно ме того,я времени последней, в ллекторах экранов устанозборные сопловые трубки, рисоединяются или к трум для отбора проб котлос целью использования опроводов для подачи наго пара, или к трубопрововеденным специально для Наблюдения за растопкойрованных паровых котловвают, что, кроме большой пртельности их растопки, имеетакже неравномерное нагреватловой воды в экранах, Такмер, температуры воды в нижлекторах боковых экранов,вого и заднего экранов значразнятся друг от друга, Кро сокращени нижних ко влены ра которые п бопровода вой воды этих труб гревающе дам, про этой цели температура котловои воды в верх-них областях экранов гораздо выше, чем в нижних, Поэтому, на практике,кроме изменения мест горения мазутных форсунок, чтобы ускорить растопку и добиться равномерного нагревания котловой воды во всех элементах котла, прибегают к весьманеэкономичному и малоэффективному приему в спуска в дренаж воду, независимо от уровня ее в барабане, из более холодных нижних коллекторов экранов. Это приводит к потере тепла и, кроме того, теряется незагрязненная котловая вода.В предлагаемом устройстве для предварительного подогрева паром воды в экранированных паровых котлах, для возможности осуществления минимальных затрат при растопке и На чертеже фиг. 1 и 2 изображают примерные схемы устройства для предварительного подогрева паром воды в экранированных паровых котлах; фиг. 3 - продольный разрез нижнего коллектора с сопловой трубкой; фиг. 4 - поперечный разрез его; фиг. 5 - вид сверху сопловой трубки (хомутик снят).Если пропускать пар через существующую разводку для отбора проб котловой воды через промежуточные фланцы шайбы), то возможно медленно нагреть воду и возбудить при растопке циркуляцию в верхнем коллекторе,Для быстрейшего нагревания воды и возбуждения циркуляции в контуре экранов, в нижних коллекторах экранов устанавливаются разборные са пловые трубки б (фиг. 3 - 5) с отверстиями, направленными в сторону кипятильных экранных труб, укрепленные хомутиками 8 на подстав. ках 6, привариваемых в промежутках между лючками 7 (фиг. 4),Сопловые трубки присоединяются или к имеющимся трубопроводам 3 для отбора проб котловой воды, присоединенным к линиям 1, 2, или к специальным ответвлениям 4 с вентилями 15, 16, проведенными спе. циальпо для подачи нагревающего пара от соседнего котла.Насыщенный пар для подогрева котловой воды растапливаемого котла следует подавать с постепенным увеличением его подачи, для чего соответствующие вентили необходимо открывать медленно и осторожно. Предлагаемое устройство, сокращая время растопки котлов и давая большую экономию мазута, для своего осуществления требует минимальных капитальных затрат и не связано с какими-либо переделками самого котлоагрегата,Предмет из о брет ения.Устройство для предварительного подогрева паром воды в экранированных паровых котлах, отличающееся применением установленных в нижних коллекторах экранов сопловых трубок, присоединенных или к трубопроводам для отбора проб котловой воды, с целью использования этих трубопроводов для подачи нагревающего пара, или к специально для этой цели проведенным трубопроводам.

Заявка

23638, 20.03.1939

Цопнков Г. М

МПК / Метки

Код ссылки

Устройство для предохранительного подогрева паром воды в экранированных паровых котлах

Похожие патенты

Между собою поплавки б и 18. Верхний поплавок б связан с кла. ианом 12, перемещающимся В цилиндре 7 по направляющей втулке 9, а распоаявленному 1 января96). лвженный по одной оси с ним нижний кольцевой поплавок 18 связан с клапаном 13, помещенным в части 14 корпуса. Благодаря шарнирному подвешиванию 1,2,25 прибор при всех положениях котла всегда сохраняет вертикальное положение.При нормальном уровне воды в котле оба поплавка 6 и 18 расположены в приборе так, что управляемые ими клапаны 12 и 13 перекрывают устья труОок э и 3, Ведущих к сигнальным сВисткам 26, 27 соответствующего тона, и пар к ним ке поступает.При повышении уровня Воды в котле вода проходит через отверстие 19 нижнего кольцевого поплавка 18 и клапана 13 и при...

Не накачиванием двигателем, как при котлах системы Серполле, а вводом в него воды посредством особого крана.На фиг. 1 изображено схематически приспособление в вертикальном разрезе, а на фиг. 2 - разрез крана по 1 в 11 на фиг. 1. Устройство крана состоит в следующем:Обыкновенный порционный кран А имеет втулку В. Обычно втулка имеет отверстие, в данном же случае в ней делается выемка С с таким расчетом, что при вращении втулки в ту или другую сторону кран все время будет закрыт. Передача воды из бака В. в змеевик производится посредствои этого крана. Если при бесконечном вращении крана выемка С оказывается в положении, показанном на фиг, 1 и 2,. то оно наполняется водою из бака; когда же выемка С с водою переходит вниз, то вода из него...

Вод в паровом поле, вклкчающий создание кулис, гтлггцсгк- игггггг тем, что, с полью бо.с е ффективного накопления влаги и увеличения водопоглошактщей способности почв в паровом поле в условиях недостдточнсгх увлажнения и проявления ветровой эрозии, создают комковатую поверхность поля путем сплошного рыхления почвы плоскорежущими орудиями на глубину4 - 16 см послс промерзания почвы на глубину 6 - 7 см. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Сибирское ндуобъединение Колос(56) С и стем а веден и яв Омской области. Рас. 41. Изобреение относится к сельскому хозяйству, д именно к способам накопления влаги в паровом поле зд счет талых вол.Цель изобретения - более эффективное накопление влаги и увеличение...

В местных системах горячего водоснабжения установки для нагрева воды имеют незначительные габаритные размеры и тепловую мощность до 100 МДж/ч (25 Мкал/ч).

Конструкции местных установок очень различны в зависимости от применяемого топлива, теплопроизводительности, места установки и т.д.

Рис. 2.22. Местные установки для нагрева воды

1 – кухонная плита; 2 – топочная камера; 3 – змеевик; 4 – корпус водонагревателя; 5 – циркуляционная труба; 6 – дымогарная труба; 7 – калорифер; 8 – змеевик; 9 – огневая камера; 10 – горелка; 11 – блок-кран; 12 – электронагреватель; 13 – электромагнитный клапан безопасности; 14 – регулятор температуры; 15 – бак-аккумулятор; 16 – солнечный коллектор

Водогрейная колонка для ванн (рис. 2.22, а) работает на твердом топливе (дрова, уголь, торф). Вода, находящаяся в корпусе емкостью 90 – 100 л, нагревается топочными газами, проходящими через дымогарную трубу. Для ускорения нагрева в дымогарной трубе имеется циркуляционная труба.

Холодная вода поступает через специальный смеситель (см. рис. 2.22, е). Корпус водонагревателя изготавливается из листовой стали и эмалируется (или оцинковывается) внутри и снаружи. Топочная камера чугунная.

Водогрейные колонки применяют для подачи воды к душам, умывальникам, мойкам и для отопления помещения. Для непрерывной подачи воды к потребителям устанавливают бачок с поплавковым клапаном.

Водогрейные колонки размещают в ванных комнатах или на кухне. Колонку устанавливают на расстоянии 0,3 м от стены из полусгораемого материала, причем деревянная стенка должна быть защищена у топочной камеры асбестом, обитым сверху листовой сталью.

Малометражные котлы для отопления используют для нагрева воды. Для этого устанавливают отдельный резервуар. Во избежание накипи в котле вода в резервуаре нагревается змеевиком, который трубопроводами соединен с котлом.

Газовый проточный водонагреватель (рис. 2.22, б) позволяет быстро получить горячую воду. Тепло, образующееся при сгорании газа в горелке, передается воде через стенки огневой камеры, змеевики и калорифер. Большая поверхность нагрева и высокий коэффициент теплопередачи обеспечивают интенсивный нагрев воды.

Блок-кран обеспечивает подачу газа в горелку только при движении воды через колонку. Это исключает прогорание огневой камеры. Специальное устройство в блок-кране не допускает утечку несгоревшего газа в помещение.

Газовый емкостный водонагреватель (рис. 2.22, в) по конструкции аналогичен водогрейной колонке. Нагрев воды осуществляется горячими газами, образующимися при сгорании газа в горелке. Нагреватель оборудуется регулятором температуры и электромагнитным клапаном безопасности, который прекращает подачу газа в горелку, если пламя в ней погаснет. Это предупреждает утечку газа из горелки в помещение. Бак нагревателя изготовляют из стали толщиной 3 мм с антикоррозионным покрытием.

Электрический водонагреватель (электроводонагреватель) – наиболее гигиеничный и безопасный в пожарном отношении прибор. Широкое распространение получили емкостные электронагреватели (рис. 2.22, г), включаемые в ночные часы, когда нагрузка в системе электроснабжения уменьшается, и снижаются тарифы на электроэнергию. Проточные электроводонагреватели требуют значительных мощностей, что приводит к перегрузке электрических сетей, поэтому область их применения ограничивается только производственными и общественными зданиями.

Солнечные водонагреватели (гелиоустановки) в последнее время находят все более широкое применение, особенно в южных районах. В простейшем виде их выполняют в виде плоского металлического бака, окрашенного в черный цвет. В солнечный день вода в баке нагреватся до 30 – 40 0 С и подается в душ или на хозяйственные цели.

В более совершенных установках (рис. 2.22, е) вода нагревается в коллекторе и поступает в бак-аккумулятор, покрытый теплоизоляцией. Количество тепла, запасенного в течение дня, бывает достаточно для хозяйственных нужд семьи 3 – 5 человек.

Рис. 2.23. Элементы централизованной (закрытой) системы горячего водоснабжения

1 – ввод; 2 – водомерный узел; 3 – установка для повышения давления; 4 – водонагреватель; 5 – циркуляционные насосы; 6 – аккумулятор тепла; 7 – подающая квартальная сеть (магистраль); 9 – распределительная сеть; 10 – циркуляционная сеть; 11 – арматура; 12 – полотенцесушитель; 13 – сеть теплоносителя

Теплопроизводительность гелиоустановки зависит от географического положения. Летом в средней полосе 1 м 2 гелиоустановки можно нагреть 120 – 130 л воды до температуры 30 – 35 0 С.

В централизованных системах горячего водоснабжения вода нагревается в районных котельных или на ТЭЦ и используется для горячего водоснабжения и отопления.

В закрытых системах горячего водоснабжения (см. рис. 2.23) вода из наружной водопроводной сети нагревается в водонагревателях. Водонагреватели могут быть скоростными и емкостными.

В скоростных водонагревателях нагреваемая вода движется с большой скоростью (0,5 – 2,5 м/с) и подогревается до заданной температуры теплоносителем (водой, паром). Коэффициенты теплопередачи в водонагревателях высокие (4190 – 11 000 МДж/(м 2 ∙ч∙гард)), благодаря чему их размеры незначительны и они занимают небольшую площадь.

Нагреваемая вода и теплоноситель в скоростных водонагревателях могут двигаться параллельно друг другу (рис. 2.24, а) (параллельная схема) или на встречу друг другу (противоточная схема) (см. рис. 2.24, б, в). Противоточная схема нашла наибольшее применение, так как обеспечивает большую интенсивность теплопередачи.

Рис. 2.24. Водонагреватели

а – скоростной водонагреватель; б – схема установки водонагревателя; в – емкостной водонагреватель; 1 – входной патрубок; 2 – трубные решетки; 3 – теплообменные трубки; 4 – линзовый компенсатор; 5 – корпус секции водонагревателя; 6 – генератор тепла; 7 – тепловая сеть (контур теплоносителя); 8 – водонагреватель (водоводяной); 9 – предохранительный клапан; 10 – термометр; 11 – манометр; 12 – корпус; 13 – крышка

Скоростные водонагреватели очень чувствительны к загрязнению поверхности, которые снижают теплопередачу, поэтому их необходимо периодически очищать от осадков и накипи, образующихся на теплообменных поверхностях.

Скоростной водоводяной нагреватель (рис. 2.24) состоит из корпуса, в котором размещены теплообменные трубки. Водонагреватель изготавливают в виде отдельных секций длиной до 4 м и наружным диаметром 50 – 530 мм. Теплообменные трубки d=14÷16 мм (7–140 шт.) находятся в трубных решетках, соединенных фланцами с корпусом. Для исключения разрыва водонагревателя из-за теплового расширения его деталей в корпусе монтируют компенсатор. При качественной развальцовке теплообменных трубок в трубной решетке и температуре теплоносителя до 150 0 С компенсаторы можно не устанавливать. Отдельные секции нагревателя соединяются отводами.

Нагреваемая вода из водопровода через входной патрубок поступает в теплообменные трубки, в которых нагревается до заданной температуры. Теплоноситель (греющая вода) движется в межтрубном пространстве (между корпусом и теплообменными трубками). При таком распределении воды облегчается чистка нагревателя от осадков, выпадающих из нагреваемой воды, и выравнивается тепловое расширение деталей.

Рис. 2.25. Пароводяной водонагреватель

В промышленных зданиях, где имеется паросиловое хозяйство, или небольших котельных с паровыми котлами для нагрева воды используют пароводяные скоростные водонагреватели (рис. 2.25). Пар, подаваемый в корпус 2, проходит между трубками 3, конденсируется на их поверхности и за счет скрытой теплоты парообразования нагревает воду. Нагреваемая вода поступает в переднюю камеру 1 по теплообменным трубкам, проходит в заднюю камеру 4 и выходит из подогревателя. Задняя камера 4 не закреплена на корпусе 2, что позволяет теплообменным трубкам свободно удлиняться при нагреве.Пар проходит дважды через водонагреватель, поэтому данная конструкция называется двухходовой. Применяются также четырехходовые водонагреватели.

Давление нагреваемой воды в камерах и теплообменных трубках должно подержаться на 0,1– 0,2 МПа (1 – 2 кгс/см 2) выше давления пара. Это исключает прорыв пара в систему водоснабжения. Пароводяные подогреватели выпускаются по ОСТ 34-531 – 68 (двухходовые) и ОСТ 34-532 – 68 (четырехходовые). Поверхность нагрева может быть 6,3 – 22,4 м 2 , максимальная температура – до 300 0 С.

Емкостные водонагреватели совмещают функции аккумулятора тепла и водонагревателя. Они имеют низкий коэффициент теплопередачи вследствие малой скорости движения воды. При равной площади нагрева их теплопроизводительность значительно ниже, а размеры больше, чем скоростных водонагревателей. Их выполняют в виде напорных или безнапорных (открытых) баков, в которых размещаются нагреватели. Наружные поверхности баков покрываются слоем теплоизоляции. На системе устанавливают не менее двух баков (по 50 % расчетного объема каждый). При отсутствии нагревателя они превращаются в аккумуляторы тепла .

Последние так же, как и емкостные подогреватели, могут работать в режиме аккумуляции тепла при постоянном объеме и переменной температуре или при переменном объеме и постоянной температуре.

Теплообменник УМПЭУ

Струйный пароводяной теплообменник смешивающего типа с камерой предварительного смешения, получивший обозначение УМПЭУ ), позволяет обеспечить подогрев воды бесшумным вводом пара в поток воды и его конденсацию без вибраций и гидравлических ударов. Рабочим телом в теплообменнике УМПЭУ является химочищенная вода, а инжектируемым - пар.

За период с 2000 - 2019 г. были реализованы и успешно работают более 200 теплообменных устройств УМПЭУ разной от (3 - 1800) т\час, на различных промышленных объектах России и стран СНГ. Внедренные установки УМПЭУ особенно эффективно эксплуатируются в локальных схемах отопления и ГВС предприятий, получающих пар от внешних источников (ТЭЦ, крупных котельных и.т.д.).

Теплообменники УМПЭУ с успехом заменяют:

• Кожухотрубные теплообменники
• Пластинчатые теплообменники
• Трансзвуковые аппараты (Фисоник, ТСА, СФА, Кварк, Коссет, Транссоник, ПСП)
• Водогрейные котлы

Сферы применения теплообменников УМПЭУ

• Нагрев воды в системах химической очистки воды
• Деаэрация
• Отопление
• Вентиляция
• Теплоснабжение
• Утилизации отработавшего пара
• Подогрев технической воды для технологических нужд

Видео теплообменника УМПЭУ

Принцип работы теплообменника УМПЭУ

1 - конфузор; 2 - водяное сопло; 3 - приемная камера; 4 - пристеночные обратные токи; 5 - камера предварительного смещения пара с водой; 6 - гаситель пульсаций; 7 - трубопровод; 8 - паропровод; 9, 10 - форсунки; 11 - генератор вихрей; 12 - возвратные течения; 13 - вихревые течение.

Обратная вода из тепловой сети после циркуляционных насосов давлением поступает через патрубок подвода воды в разгонное сопло установки, а пар через патрубок подвода пара поступает в камеру предварительного смешения, где происходит перемешивание воды и пара в смесь, которая далее поступает в диффузор и гаситель пульсации, где происходит дальнейшее перемешивание пароводяной смеси и нагревание до требуемой температуры. Нагретая обратная вода поступает в тепловую сеть.

Преимущества от внедрения теплообменников УМПЭУ

	Сокращение потерь тепла. УМПЭУ являются смесительными теплообменниками, в них отсутствуют промежуточные поверхности (тонкостенные трубки и пластины) и тепло греющего пара передается при непосредственном контакте пара и воды. Поэтому подогреватели УМПЭУ имеют более высокий коэффициент теплопередачи (близок к единице и сохраняется неизменным в процессе длительной работы) и в десятки раз меньшие размеры, благодаря чему существенно уменьшаются потери тепла с наружных поверхностей установки. КПД составляет 99,5% .
	Уменьшение расхода греющего пара. Тепло содержащееся в греющем паре используется в Установке с Магистральным ПароЭжекторным Устройством полностью, так как конденсат после смешения отдает свое тепло основной массе нагреваемой воды, при этом отпадает необходимость в использовании охладителей конденсата а также схемы его сбора. Поэтому, при одинаковой тепловой мощности на выходе УМПЭУ, расходуется на 20-25% меньше греющего пара, чем на .
	Надежность и долговечность - теплообменники УМПЭУ имеют возможность работать с водой содержащей примеси, взвеси и соли, не требуют остановки для чистки и изготовляются из бесшовных стальных труб и штампованных деталей трубопроводов.
	Экономия на техническом обслуживании. В конструкции теплообменника УМПЭУ отсутствуют пакет тонкостенных трубок и вальцовочных соединений, а также вращающихся и подвижных частей, поэтому отпадает необходимость ежегодных чисток латунных трубок и пластин как в поверхностных подогревателях. Достаточно при выполнять требования технического регламента, согласно инструкции по эксплуатации, поставляемой с установкой.
	Экономия пространства и уменьшение стоимости монтажа. Пароэжекторная установка УМПЭУ выпускается на диаметры трубопроводов от Ду40мм до Ду500мм и имеют в несколько десятков раз меньшие размеры и вес за счет этого экономятся затраты на строительные и монтажные работы.
	Стоимость и быстрая окупаемость капиталовложений. Цена установки не дороже пластинчатого теплообменника и зависит от вида технологических задач Вашего предприятия, которые задаются в присланном на проектировании и изготовлении УМПЭУ. Срок окупаемости составляет 3 – 15 месяцев и зависит от параметров тепловой схемы (Q,G,Р нагреваемой воды) и высылается вместе с коммерческим предложением заказчику.
	Глубокая научная техническая проработка - отсутствие пульсаций давления потока, вибраций аппарата, низкий уровень шума при смешении пара с водой.
	Снижение вредных выбросов в атмосферу при утилизации пара.

Модельный ряд теплообменников УМПЭУ

Обозначение УМПЭУ	Условный диаметр по воде, мм	Расход максимальный воды, т/ч	Тепло-производительность максимальная, Гкал/ч	Расход пара, т/ч	Габаритные размеры, мм (LxH)*	Вес, кг	Замена теплообменников
УМПЭУ 01.00.000	40	12	0,36	0,6	1500х1200
УМПЭУ 02.00.000	50	20	0,6	1,0	1900х1450	120	ПП-2-6-2-2
УМПЭУ 03.00.000	65	30	0,9	1,5	1900х1450	130
УМПЭУ 04.00.000	80	45	1,35	2,2	1730х1670	190	ПП-2-11-2-2
УМПЭУ 05.00.000	100	75	2,25	3,7	1900x1600	210	ПП-1-21-2-2
УМПЭУ 06.00.000	125	110	3,3	5,5	2000x1800	350
УМПЭУ 07.00.000	150	170	5,1	8,4	2500x1870	460	ПП-1-32-7-2 (4)
УМПЭУ 00.00.000	200	250	7,5	12,4	2600x2000	600	ПП-1-35-2-2
УМПЭУ 08.00.000	250	450	13,5	22,3	2800x2050	800	ПП 1-53-7-2 (4) ПП 1-76-7-2 (4) ПСВ-63-7-15 ПСВ-90-7-15
УМПЭУ 09.00.000	300	700	21	34,6	3000x2150	1100	ПП-1-108-7-2 (4) ПВС-125-7-15
УМПЭУ 10.00.000	350	1020	30,6	51,0	4330x2100	1500
УМПЭУ 11.00.000	400	1400	42	69,3	3930x2200	2500
УМПЭУ 13.00.000	500	2160	64	105,6	4620x2190		ПСВ-200-7-15

* В габаритные размеры не входит длина прямолинейного участка трубопровода, определяемого расчетами

Наши заказчики на практике убеждаются, что теплообменники УМПЭУ являются на сегодняшний день представителем – самой эффективной и передовой технологией теплообмена, установки просты, максимально эффективны (высокий кпд- 99,5% ), при минимальных эксплуатационных расходах, надежны, удобны в эксплуатации, легко запускаются, легко автоматизируются с применением стандартных систем КИПиА.

Имеющийся опыт практического применения подогревателей УМПЭУ в системах теплоснабжения показал, что их использование дает потребителям значительный экономический эффект. Он определяется коротким сроком окупаемости, возможностью утилизировать низко потенциальный пар, с экономией до 20% сжигаемого топлива . На сегодняшний день теплообменник цена которого не превышает стоимости кожухотрубного и пластинчатого подогревателя является достойной заменой, позволяющей экономить энергоресурсы.

Представляет из себя смешивающий струйный подогреватель воды, работа которого основана на эжектировании пара в водяную магистраль за счет создания разрежения в потоке воды и нагревании воды до необходимой температуры, где используется теплосодержание пара при его конденсации.

На подводящей паровой магистрали перед теплообменником УМПЭУ устанавливается последовательно:

• отключающее устройство;
• быстродействующий отсечной клапан;
• регулирующий клапан;
• обратный клапан

Предназначен для перекрытия подачи пара в установку в случае аварийного прекращения подачи воды, управляемый электроконтактным манометром (ЭКМ), установленный на подводящем трубопроводе к УМПЭУ . В случае резкого падения давления воды, связанное с возникновением аварийной ситуации в тепловой сети ЭКМ передает электрический сигнал на привод отсечного клапана, который перекрывает паровую магистраль, тем самым выключая установку из работы и предотвращая попадание пара внутрь установки и тепловой сети при отсутствии воды.

Предназначен для автоматического регулирования температуры сетевой воды на выходе из установки в зависимости от температуры наружного воздуха.

Предназначен для защиты паропровода от обратного тока сетевой воды в случае превышения давления воды выше давления пара.

На подводящих и отводящих трубопроводах сетевой воды устанавливаются отключающие устройства.

Реализация внедрения УМПЭУ выполняется по следующей схеме :

• Подготовка объектов для внедрения теплообменного аппарата УМПЭУ.
• Обследование и диагностика оборудования, составление совместно с заказчиком технического задания для проектирования и изготовления Установки с Магистральным ПароЭжекторным Устройством, заключения договоров на поставку.
• Расчет теплообменника УМПЭУ в соответствии с оформленным техническим заданием.
• Индивидуальное проектирование теплосилового и электротехнического оборудования, систем контроля, управления и защиты от аварийных режимов.
• Контроль срока исполнения и поставка УМПЭУ заказчику.
• Шеф-монтажные, режимно-наладочные, балансовые гарантийно-сдаточные испытания изделия, с составлением акта приема-сдачи.

Срок изготовления Установки с Магистральным ПароЭжекторным устройством 25-30 рабочих дней .

Гораздо выгоднее УМПЭУ и начать экономить, чем тратить время и средства на содержание неэффективных и устаревших трубчатых подогревателей.

Для заполнения технического задания на проектирование и изготовление теплообменника УМПЭУ воспользуйтесь .

Описание:

На фоне возрастающего спроса на энергоресурсы, роста тарифов на них и сокращения запасов традиционных источников энергии особое значение приобретает вопрос об энергосбережении. Использование утилизации тепла сточных вод с целью сокращения затрат на горячее водоснабжение может стать источником серьезной экономии энергоресурсов в современных зданиях.

Утилизация тепла сточных вод.
Читатели спрашивают

На фоне возрастающего спроса на энергоресурсы, роста тарифов на них и сокращения запасов традиционных источников энергии особое значение приобретает вопрос об энергосбережении. Использование утилизации тепла сточных вод с целью сокращения затрат на горячее водоснабжение может стать источником серьезной экономии энергоресурсов в современных зданиях. На вопрос читателя о системах утилизации тепла сточных вод отвечает Нина Анатольевна Шонина , старший преподаватель МАрхИ.

Добрый день, скажите, пожалуйста, существуют ли системы утилизации тепла сточных вод, которые можно использовать в уже существующей системе канализации в здании без существенной реконструкции системы?

Нагрев воды для нужд горячего водоснабжения составляет 20–25% от общего потребления энергии в стандартном доме, и большая часть нагрузки приходится на подогрев воды для принятия ванны или душа. Стоимость горячей воды, как правило, занимает второе место в графе расходов на услуги ЖКХ в многоквартирных жилых зданиях, уступая по стоимости только расходам, затрачиваемым на отопление помещений. Исследования показали, что для гигиенических процедур человеку достаточно 1/10 части используемой в душе воды. Значит около 90% теплой воды, подводимой к смесителю душа, сливается в канализацию неиспользованной.

Кроме теплой воды от душей, свой вклад также вносят стиральные и посудомоечные машины, нагревающие воду с помощью электричества.

Утилизация и повторное использование большей части энергии сточной воды позволит сэкономить тепловую энергию, снизить общую стоимость горячей воды и, за счет снижения выбросов парниковых газов, благоприятно скажется на экологическом состоянии окружающей среды.

Объем канализационных стоков, производимых в огромных количествах большими городами, практически не изменяется в течение года. Температура сточных вод ниже температуры наружного воздуха в летнее время и выше в зимнее. Это делает их идеальным источником низкопотенциального тепла для использования в тепловых насосах. Различные приспособления, позволяющие утилизировать тепло сточных вод, разрабатываются и применяются уже около 30 лет. Самой распространенной системой является применение тепловых насосов, устанавливаемых на очистных станциях. Подобные системы централизованно собирают тепло сточных вод, это позволяет экономить большое количество энергии. В то же время специалисты по энергоэффективности говорят, что значительное количество тепловой энергии сточных вод в буквальном смысле уходят в землю. При транспортировке канализационных вод от зданий до очистных сооружений температура вод значительно снижается из-за того, что коллекторы предназначены для транспортировки вод, а не для сохранения их тепла. В связи с этим специалисты считают целесообразным утилизировать тепло сточных вод не только на очистных станциях, но и непосредственно в самом здании.

Система утилизации тепла сточных вод с тепловым насосом требует значительных капитальных вложений, также необходимо место для установки этого оборудования. Следовательно, назрела необходимость в такой системе утилизации сточных вод, которая обладала бы следующими свойствами:

• невысокая первоначальная стоимость;
• быстрая окупаемость;
• возможность использования в уже существующей системе без кардинальной ее реконструкции;
• простота использования, не нуждается в службе эксплуатации.

В Канаде была разработана система, удовлетворяющая вышеперечисленным требованиям. Новинка получила название Power-Pipe® DWHRSystem. Она представляет собой медную центральную трубу большого диаметра, которую обматывают медные трубы меньшего диаметра. Данная конструкция устанавливается вместо вертикального участка внутридомовой канализации. По трубе большего диаметра будут транспортироваться сточные воды, по трубам меньшего диаметра – холодная вода от источника водоснабжения к водонагревателю горячей воды. Таким образом будет осуществляться предварительный подогрев воды, идущей на нужды горячего водоснабжения, с помощью тепла сточных вод. Витки трубы меньшего диаметра сконструированы таким образом, чтобы потери давления воды в них были минимальны, это необходимо для того, чтобы мощности уже существующего насоса водоснабжения хватило для транспортировки воды, и не потребовалась бы замена насоса на насос большей мощности. Это привело бы к снижению энергоэффективности системы и дополнительным расходам средств заказчика.

Производительность Power-Pipe была проверена Институтом природных ресурсов Канады, университетом Ватерлоо. Для проверки эффективности система была построена в жилом многоквартирном доме, а также в одном из зданий университета. Исследования показали, что система длиной 60’’, смонтированная на участке стандартной для Канады канализационной трубы, позволяет поднять температуру входящей холодной воды от 10 °C до целых 24 °C, при прочих равных условиях потока. Данная система позволяет снизить затраты на приготовление горячей воды на 20–40% в зависимости от типа здания и его режима водопотребления. Данная система может применяться не только в жилых домах, но и в гостиницах, многофункциональных зданиях, ресторанах, образовательных учреждениях, спортивных сооружениях.

Благодаря низкой начальной стоимости и способности к восстановлению до 40% тепловой энергии, срок окупаемости данной системы обычно составляет от 3 до 4 лет. В ряде стран, где правительство финансово стимулирует владельцев зданий на внедрение энергосберегающих технологий, срок окупаемости может быть значительно уменьшен.

Работа системы основана на физическом принципе, называемом «эффект падающей пленки». Он заключается в том, что падающая вертикально по трубе вода не будет находиться в центре трубы, а будет перемещаться тонкой пленкой по внутренней поверхности трубы, в которую она заключена. Это позволяет максимально собрать тепловую энергию от сточной воды и передать через медную поверхность, известную своим высоким коэффициентом теплопроводности, водопроводной воде.

Данная система может быть установлена одним из трех способов. Первый, рекомендуемый производителем, способ, который обеспечивает максимальную экономию энергию,– это пропуск через систему всего потока водопроводной воды, идущей на нужды и горячего, и холодного водоснабжения. Такой способ получил название «конфигурация с применением равного потока». При необходимости в холодной воде можно сделать отдельную линию холодной воды (не нагретой предварительно на Power-Pipe) и подвести ее к кухонной раковине.

Второй вариант заключается в предварительном нагреве только той части воды, которая идет затем к водонагревателю и используется на нужды горячего водоснабжения. Наконец, третий способ состоит в предварительном подогреве только той воды, которая затем используется в качестве холодной для душа. Любой из этих двух вариантов (известный как «неравный поток») уменьшит эффективность системы примерно на 25%.

Система обладает следующими свойствами:

• проста в применении и доступна среднестатистическому пользователю;
• экономит до 40% энергии, затрачиваемой на подогрев горячей воды в среднестатистическом доме;
• срок окупаемости составляет от 2 до 6 лет;
• снижает выброс парниковых газов газов почти на 1 т в год на семью из четырех человек;
• не требует технического обслуживания: пассивная система не имеет движущихся частей;
• является одним из технических решений, которое позволяет получить зданию, в котором оно применяется, сертификацию LEED.

Данный материал показывает, что не всегда энергоэффективные решения в сфере водоснабжения представляют собой сложные технические устройства. Данная система в настоящее время сертифицирована и применяется в Канаде и США. Будем надеятся, что и на нашем рынке в скором времени начнут появляться простые системы, позволяющие утилизировать тепло сточных вод.

Как нагреть воду в бассейне - такой вопрос возникает у многих владельцев, создавших искусственный водоем на своем участке. При устройстве этот вопрос обычно упускают из вида, и возникает он только после первых попыток эксплуатации. Для комфортного купания температура воды должна быть не менее 22°C, для детей младшего возраста еще выше - 28-30°C. Солнечный свет прогревает воду довольно медленно, особенно весной, а в некоторых регионах и в начале лета. Вода, нагревшись за день, ночью отдает свою температуру окружающей среде. Потраченные на нагрев калории улетают в атмосферу. Поэтому наряду с устройством обогрева бассейна желательно позаботиться о теплоизоляции конструкции .

Различные способы нагрева воды

При устройстве системы обогрева воды количество необходимого тепла будет зависеть от объема бассейна. Тепло в наше время бесплатным не бывает. Любая попытка нагреть воду в бассейне на даче потребует определенных материальных затрат на топливо или электроэнергию.

Все известные и применяемые способы можно разделить на две группы:

• временные устройства;
• стационарные конструкции.

К временным устройствам можно отнести различные конструкции и способы, изготовленные из имеющихся в наличии материалов для одноразового или периодического нагрева бассейна. По окончании сезона купания они обычно демонтируются.

В качестве примера можно привести подогрев бассейна с использованием обычной металлической тачки. В нее загружаются дрова, разжигаются, тачка опускается в бассейн. Если глубина бассейна больше высоты тачки, можно придать ей необходимую плавучесть при помощи поплавков из пластиковых бутылок. Таким способом можно нагреть бассейн небольшого размера.

К стационарным конструкциям можно отнести:

• тепловой насос;
• водяные теплообменники;
• солнечные батареи;
• накопительные или проточные электрообогреватели.

Такие устройства устанавливаются в системе циркуляции воды и используются по прямому назначению в течение всего периода эксплуатации.

Тепловой насос своими руками изготовить довольно сложно. Промышленное изделие стоит очень дорого. Качественную установку и наладочные работы могут выполнить только специалисты. По этим причинам тепловой насос используется довольно редко, в основном для зон отдыха коттеджей VIP-класса.

Установка теплообменников

Теплообменник представляет собой герметичную емкость с системой тонкостенных трубок из меди или нержавейки. Внутри трубок циркулирует горячая вода из системы отопления, снаружи холодная вода из циркуляционной системы бассейна. Нагрев воды в бассейне происходит за счет теплопередачи. Некоторые модели теплообменников оснащаются системой автоматики, регулирующей температуру нагрева. Система состоит из дополнительного насоса, регулирующего клапана и термостата. Термостат по установленной температуре открывает и закрывает клапан. Владельцу в процессе эксплуатации нужно установить ручку регулирования температуры на желаемое значение.

Мощность различных моделей теплообменников находится в пределах от 10 до 200 кВт. Выбирать модель с необходимой мощностью нужно по объему воды для бассейна.

При запуске системы в эксплуатацию желательно не использовать максимальные параметры. Нагрев должен проходить постепенно, в течение определенного времени. Резкий перепад температур может отразиться как на работоспособности теплообменника, так и бассейне. Особенно, если отделка внутренней поверхности выполнена плиткой. После установления в бассейне необходимой температуры теплообменник перейдет в режим поддержания необходимых параметров, расход тепла резко снизится. Оптимально подключение устройства в системе циркуляции воды между насосом и системой очистки воды, чтобы реагенты и фильтрующий материал не попадали в емкости.

Основной проблемой при установке теплообменников является периодичность эксплуатации отопительной системы. С началом сезона купания отопительный сезон обычно заканчивается. Устранить этот недостаток можно при устройстве раздельной системы циркуляции подогревающей воды. В холодное время года теплообменник нужно отключать от системы отопления, а в теплое - отключать отопление, и запускать теплообменник. Для более рационального использования тепла при строительстве бассейна желательно устроить подогрев дна по типу «теплый пол».

Также можно использовать комбинированную конструкцию со встроенными в теплообменник ТЭНами. Для первичного разогрева бассейна можно задействовать все системы, для поддержания температуры использовать электрические нагреватели. При отсутствии теплообменников с комбинированным подогревом можно установить отдельный электрический водонагреватель для бассейна проточного типа до или после теплообменника.

В продаже имеются устройства различного исполнения, с горизонтальной или вертикальной установкой, корпусом из титана, нержавейки. Установку всех устройств этого типа для подогрева бассейна своими руками можно выполнить без особых проблем.

Солнечные батареи для бассейна

Подогрев воды в бассейне в районах с большим количеством солнечных дней можно выполнять при помощи солнечных коллекторов. Эти системы известны довольно давно, но практическое применение получили в последние годы в связи с повсеместным подорожанием энергоресурсов. Особенно актуально использование таких систем для дачи с ограниченными возможностями потребления электроэнергии и отопительной системой небольшой мощности. (рис.1)

Солнечный коллектор функционирует довольно просто. Устройство представляет собой систему трубок, соединительных коллекторов и экранов. Вся конструкция выкрашена в черный матовый цвет. Металл под солнечными лучами прогревается и передает тепло воде, циркулирующей по трубкам. Опыт эксплуатации показал, что вода может нагреваться до температуры 140°C. Такой обогреватель может обеспечить не только подогрев для бассейна, но и горячее водоснабжение в доме. Для оптимальной производительности промышленные изделия оснащены системой автоматики. При нагреве до определенной температуры включается циркуляционный насос, перекачивающий воду в накопительную емкость. При установке накопительного бака выше солнечного коллектора система может работать самостоятельно, за счет различной плотности горячей и холодной воды. Чтобы устроить бассейн с подогревом от солнечного коллектора, нужно создавать дополнительную систему циркуляции воды из накопительной емкости.

Производительность промышленных модулей позволяет нагревать системы с водой до 30 м 3 . Этого объема вполне достаточно, чтобы обеспечить подогрев в бассейне своими руками небольшого размера и обеспечить дачу горячим водоснабжением. При большем объеме бассейна нужно увеличивать количество блоков.

Различные системы автоматики позволяют перенаправлять воду по разным трубопроводам. Такая схема оптимизирует систему горячего водоснабжения и подогрев для бассейна.

Недостатком использования солнечных коллекторов является снижение производительности в пасмурные и дождливые дни.

Проточные электронагреватели

Самым простым способом подогревать воду в бассейне кажется использование проточных электрических водонагревателей. (рис.2) Вроде бы все довольно легко - установить нагреватель в систему циркуляции, запустить насос, включить в розетку, нажать при наличии на кнопку. Тем более, что подогреватели предназначены для работы с непрерывным потоком воды, имеют небольшие размеры, удобные соединительные штуцера. Корпус выполнен из материалов высокой прочности и надежности, ТЭНы имеют оболочку из нержавеющей стали. В качестве примера можно привести обогреватели марки «Intex».

Несмотря на все вышесказанное, у проточных обогревателей есть очевидные преимущества:

• более высокая скорость нагрева;
• регулятор температуры;
• контроль по давлению воды (функция защиты);
• удобство установки.

Поэтому перед установкой проточного подогревателя желательно тщательно взвесить все факторы и подумать об альтернативном способе подогрева бассейн.

Кроме описанных способов есть разные возможности устроить подогрев в бассейне самостоятельно.

При создании собственного устройства и способа нужно помнить о безопасности выполнения работ, собственной безопасности и ваших близких.

Даже использование устройств промышленного изготовления в нештатных ситуациях может привести к поражению электрическим током и несчастным случаям различной степени тяжести.