Расчет теплообменника для ГВС

Пластинчатый теплообменник ГВС нагревает холодную воду из водопровода или скважины до 60–65 °C и подаёт её потребителю. От того, насколько правильно подобран аппарат, зависит и комфорт жильцов, и затраты на эксплуатацию. Разбираем принцип работы, состав, методы расчёта и то, какие данные нужны, чтобы получить точный инженерный подбор.

Для чего нужен теплообменник ГВС

Основная задача теплообменника ГВС — нагрев холодной воды, поступающей из водопровода или скважины, до температуры 60–65 °C. Это горячая вода, которая идёт в краны потребителей: квартир, гостиниц, спортивных и промышленных объектов.

Принцип работы: холодная вода из водопровода (ХВС) или природного источника (скважина, колодец) поступает по трубопроводу в теплообменник, где нагревается до 60–65 °C греющим теплоносителем. Затем нагретая вода (ГВС) подаётся в кран потребителя.

Источником тепла, который подаёт греющий теплоноситель в теплообменник, может быть:

• отдельный котёл;
• районная котельная;
• сети централизованного теплоснабжения;
• системы утилизации побочного тепла (тепло уходящих газов, тепло от работающего оборудования и т. д.);
• нестандартные источники тепла — тепловые насосы, солнечные коллекторы.

Из чего состоит пластинчатый теплообменник

Чтобы понимать логику подбора, полезно представлять устройство аппарата. Разборный пластинчатый теплообменник состоит из нескольких основных узлов:

• Корпус — состоит из неподвижной и прижимной плит. Между плитами зажимается пакет пластин. Задача корпуса — обеспечивать общую жёсткость конструкции.
• Пластины и уплотнения — основной элемент теплообменника. Пластины укладываются в пакет, через их поверхность происходит теплообмен между рабочими средами. Уплотнения обеспечивают герметичность пакета.
• Верхняя и нижняя направляющие — обеспечивают правильную укладку пластин при сборке.
• Стяжные шпильки — с их помощью пакет пластин зажимается между плитами корпуса.
• Задняя стойка и передняя ножка — обеспечивают устойчивость теплообменника в вертикальном положении.

Как мы рассчитываем теплообменники для нагрева воды

Все технические данные вносятся в сертифицированную программу подбора, которая выдаёт теплофизический расчёт и чертёж теплообменника. Расчёт обязательно проходит согласование с заказчиком. В зависимости от исходных данных применяется один из трёх подходов.

1. Расчёт по мощности

Расчёт по мощности предполагает, что у заказчика есть нагрузка на горячее водоснабжение. Обычно её рассчитывают при проектировании системы ГВС или определяют, ориентируясь на выделенную мощность от источника тепла (котла, тепловых сетей). Это наиболее простой вариант, так как все необходимые данные уже есть.

Задача: рассчитать теплообменник для нагрева воды с 5 °C до 60 °C. Мощность — 300 кВт; греющий теплоноситель: подача 70 °C, обратка 40 °C. Расчёт показал, что аппарат нагреет 4700 литров воды за час. Итог: пластинчатый теплообменник SN14-23, цена — 59 200 руб., срок изготовления — 1 день.

2. Расчёт по количеству точек водоразбора (кранов)

Здесь нужно знать, сколько точек водоразбора находится в здании, причём учитываются только точки с горячей водой. Нагрузка ГВС имеет пиковый характер: расход горячей воды сильно меняется в течение суток, пик обычно приходится на утренние и вечерние часы. Поэтому в расчёте учитывается общее количество точек и вероятность их одновременного включения.

Задача: дом на 50 квартир, 100 точек водоразбора; греющий теплоноситель 70/40 °C. Расчётный расход горячей воды — 7,5 т/ч, мощность теплообменника — 480 кВт. Итог: пластинчатый теплообменник SN14-36, цена — 72 300 руб., срок изготовления — 1 день.

3. Нестандартный расчёт

Применяется, когда у заказчика нет данных о мощности или необходимом расходе горячей воды. Рассчитать теплообменник можно по косвенной информации:

• общее количество потребителей (число жильцов, постояльцев и т. д.);
• марка, название или артикул теплообменника;
• шильдик или паспорт старого аппарата — по ним подбираем аналог.

Задача: заменить старый трубчатый теплообменник ВВП-108-2000 на современный разборный пластинчатый; нагрев с 5 °C до 60 °C, суммарная мощность — 160 кВт; теплоноситель 70/40 °C. Расчёт показал производительность 2500 литров горячей воды в час. Итог: пластинчатый теплообменник SN08-31, цена — 43 200 руб., срок изготовления — 1 день.

Какие данные нужны для расчёта теплообменника ГВС

Для расчёта нового оборудования

• Один из параметров нагрузки: мощность теплообменника, объём воды, который нужно нагреть за 1 час, число точек водоразбора или число потребителей ГВС.
• Температура греющего теплоносителя, поступающего от источника тепла.
• На сколько нужно нагреть холодную воду (например, с 5 °C до 60 °C).

Для замены устаревшего оборудования

• Шильдик или паспорт старого оборудования.
• Название или артикул.
• По возможности — фото или видео аппарата, который нужно заменить.

Преимущества пластинчатого теплообменника ГВС

Для горячего водоснабжения чаще всего сравнивают три решения: пластинчатый теплообменник, накопительный бойлер и трубчатый теплообменник. Ключевые отличия — ниже.

Главное достоинство пластинчатого теплообменника — сочетание компактности, моментального нагрева и простого сервиса. При этом он может обеспечивать горячей водой от одной до нескольких сотен точек водоразбора.

Какой теплообменник выбрать: одноступенчатый или моноблок

Одноступенчатый (стандартный) теплообменник

Одноступенчатая схема — самая простая и надёжная, используется в большинстве тепловых пунктов. Нагрев происходит в одном теплообменнике: с одной стороны подаётся греющий теплоноситель, с другой — нагреваемая вода.

• Преимущества: простая и дешёвая конструкция, один аппарат, простой расчёт.
• Недостаток: потребляет больше теплоносителя, чем двухступенчатая схема — это увеличивает диаметр труб и требует более мощных насосов.

Моноблок (двухступенчатый) теплообменник

Двухступенчатая схема сложнее в реализации: аппарат состоит из двух ступеней, нагреваемая вода проходит два этапа. В теплообменник подаются два теплоносителя — греющий от источника тепла и обратная линия от контура отопления.

• Преимущества: экономия до 30% теплоносителя и компактность — это два теплообменника в одном корпусе.
• Недостатки: дороже одноступенчатой схемы, требует тщательного подбора, первая ступень быстрее зарастает отложениями и нуждается в более частой промывке.

Рекомендации по выбору теплообменника ГВС

1. Не экономьте на поверхности теплообмена. Вода питьевого качества содержит соли жёсткости, отложения на пластинах ухудшают теплопередачу. Закладывайте запас по поверхности не менее 10%.
2. Узнайте пиковый расход горячей воды. Нагрузка ГВС имеет пиковый характер; точное значение наибольшего расхода помогут определить инженеры.
3. Держите температуру не ниже 60 °C. При меньшей температуре в воде могут появиться легионеллы и гнилостные бактерии — это нарушение санитарных норм.
4. Выбирайте аппарат, который сможете обслуживать. Теплообменники ГВС работают с питьевой водой и требуют регулярной промывки. Двухступенчатые сложнее в обслуживании, чем одноступенчатые.

Примеры реализованных проектов

Замена накопительных бойлеров на пластинчатый теплообменник

Мощность — 110 кВт; расход по горячей воде — 1,72 т/ч; цена теплообменника — 36 800 руб.; заказчик — фитнес-центр, г. Майкоп. На объекте вышли из строя бойлеры, питавшие душевые. Расчёт начали с определения пикового расхода (16 душевых, одновременно до 10), теплоноситель из котельной 70 °C, нагрев с 5 °C до 60 °C. Изготовление заняло 1 день.

Теплообменник ГВС для частной гостиницы

Мощность — 50 кВт; расход по горячей воде — 0,783 т/ч; цена — 28 000 руб.; заказчик — частная гостиница, г. Орск. В гостинице 10 точек водоразбора, из них 5 могут работать одновременно. Пиковый расход — 780 л/ч, теплоноситель из районной котельной — 70 °C, нагрев с 5 °C до 60 °C. Сборка заняла 1 день.

Компактный теплообменник ГВС взамен бойлера косвенного нагрева

Мощность — 15 кВт; расход по горячей воде — 0,230 т/ч; цена — 17 300 руб.; заказчик — монтажная организация, г. Москва. Нужно было обеспечить 230 л/ч горячей воды; источник тепла — котёл с теплоносителем 80 °C, нагрев с 5 °C до 60 °C. Сборка заняла 1 день.

Почему заказывают у нас

• На рынке с 2009 года — более 10 лет опыта.
• Поставки теплообменников ГВС в 85 регионов России.
• Отгрузили заказчикам 345 теплообменников ГВС.
• Рост объёма продаж теплообменников для ГВС +23% за год.

Заключение

Правильно подобранный пластинчатый теплообменник ГВС — это стабильная подача горячей воды нужной температуры, компактность и простое обслуживание. Для точного подбора достаточно сообщить нагрузку (или число точек водоразбора), температуру греющего теплоносителя и требуемый нагрев воды — остальное рассчитают наши инженеры в сертифицированной программе и согласуют результат с вами. Если данных нет — подберём аналог по шильдику или паспорту старого оборудования.