Необходимость наличия второго теплообменника в ИТП

В ИТП установка второго теплообменника — не роскошь, а технически обоснованный шаг, позволяющий решить три практические задачи: непрерывная подача тепла и горячей воды на время ремонта либо промывки главного аппарата, оперативное регулирование при сезонных колебаниях нагрузки и соблюдение нормативных требований для социально значимых объектов (СН РК 4.02-04-2013, СН РК 4.02-01-2011). Далее рассмотрим пять доводов в пользу резервирования, четыре реальные схемы (один ТО, два по 100/0, два по 50/50, два по 60/40 или 70/30), обвязку, автоматику, затраты и перечень объектов, для которых второй аппарат предусмотрен правилами.

Пять доводов за второй теплообменник в ИТП

Резерв — не подстраховка «на всякий случай», а средство, благодаря которому плановое обслуживание становится привычным делом и не требует останавливать ГВС либо отопление. Далее — пять практических оснований, по которым проектировщик включает второй аппарат в схему ИТП (см. устройство и принципы функционирования ИТП).

1. Ремонт по плану без отключения потребителей

Ресурс уплотнений разборного пластинчатого теплообменника составляет 8-15 лет — замена неизбежна. Если аппарат один, дом остается без ГВС как минимум на 2-3 дня. Если их два, достаточно переключить вентили, и бригада без спешки ремонтирует резервный, не подгоняя сроки. Подробнее про замену теплообменника и сроки работ.

2. Промывка без остановки подачи

Химическая промывка пластинчатого теплообменника согласно стандартам ГОСТ и СТ РК и СТ РК требует 4-12 часов. Когда ИТП работает на социальный объект или дом в режиме 24/7, останавливать ГВС на полдня ради промывки недопустимо. С резервом вопрос решается: один аппарат промывают, второй обеспечивает нагрузку. См. промывка пластинчатого теплообменника.

3. Аварии и течи

Разрыв уплотнения, трещина пластины, заклинивание клапана — по статистике аварий в ИТП 60-70% инцидентов происходят в нерабочее время аварийной службы. Наличие резервного аппарата дает диспетчеру возможность перевести контур и дождаться ремонтников без паники. Если резерва нет — остывшие стояки и поток жалоб.

4. Сезонная нагрузка

Зимняя расчетная нагрузка отопления и летняя нагрузка ГВС различаются в 2-4 раза. Единый крупный аппарат летом выдает лишь 20-30% мощности — режим неблагоприятный: ламинарное течение, отложения, падение КПД. Два аппарата по 50% обеспечивают нормальную турбулентность и зимой, и летом. См. расчёт теплообменника.

5. Нормативные требования для социальных объектов

СН РК 4.02-04-2013 «Проектирование тепловых пунктов» и соответствующие СТ РК напрямую предписывают резервировать теплообменники ГВС в больницах, роддомах и детских учреждениях круглосуточного пребывания. Объект без второго аппарата не введут в эксплуатацию — это формальное требование, которое нельзя обойти уговорами в экспертизе.

Когда схема с единственным теплообменником оправдана

Наиболее простая и экономичная конфигурация: отдельный пластинчатый теплообменник на отопление и отдельный на ГВС (либо один двухступенчатый общего назначения). Резерва внутри схемы нет. См. также общую схему работы ИТП.

Недостатки единственного теплообменника

• При любом ремонте основного аппарата ГВС простаивает на 100%
• Низкий КПД при резко переменной нагрузке (лето/зима)
• Промывка без отключения потребителей невозможна
• Авария означает полную остановку горячей воды либо отопления
• Не получает одобрения экспертизы для социальных объектов

Выбор моделей для одноконтурной схемы — в каталогах теплообменники для отопления и теплообменников для ГВС.

Схема с двумя ТО 100/0 — резервирование в полном объеме

Каждый из двух теплообменников рассчитан на 100% нагрузки. Один находится в работе, второй пребывает «в холодном резерве» с закрытой отсечной арматурой. При плановом либо аварийном переключении вентили перенаправляют поток за 15-30 минут. Для критичных объектов это образец надежности.

Плюсы схемы 100/0

• Полное резервирование: ремонт без потери мощности
• Автоматика проста — переключатель «А/Б»
• Можно раз в месяц менять аппараты местами для равномерного износа
• Резервный аппарат служит еще и складом для запаса пластин и уплотнений
• Отвечает СН РК 4.02-04-2013 для социальных объектов

Минусы схемы 100/0

• Затраты CAPEX +80-100% к стоимости теплообменного оборудования
• Резервный аппарат бездействует — средства «заморожены» без отдачи
• Уплотнения резервного ТО стареют даже без эксплуатации (ресурс 5-7 лет в покое)
• Требуется большая площадь ИТП — +30-50% к плану помещения

Детальнее о планировке помещения — в разделе проектирования ИТП.

Схема с двумя ТО 50/50 — параллельный режим

Два теплообменника, каждый по 50% расчетной нагрузки, включены параллельно. Если один выходит из строя, второй покрывает 50% — это существенно лучше, чем 0%, и как правило хватает для перехода в дежурный режим (снижение температуры подачи на 3-5°C). В летний период нередко задействован только один из двух.

Когда применяется 50/50

• Жилые комплексы с изменчивой нагрузкой (лето/зима ×3-4)
• Гостиницы 24/7 с прогнозируемыми утренними и вечерними пиками
• Бизнес-центры с асимметрией день/ночь
• Производства со сменным режимом работы оборудования

Плюсы схемы 50/50

• Высокий КПД в любых режимах: летом задействован один, зимой — оба
• В каждом аппарате турбулентный поток (ламинарного режима с накипью нет)
• Пластины и уплотнения изнашиваются равномерно
• CAPEX +30-40% по сравнению с одним крупным ТО (а не +100%, как в схеме 100/0)
• Аварийные 50% обычно закрывают базовую нагрузку

Такая схема — практичный компромисс надежности и стоимости. Подробнее про выбор теплообменников для ИТП жилого дома.

Схема с двумя ТО 60/40 или 70/30 — асимметричное резервирование

Асимметричная схема резервирования: крупный аппарат (60-70% мощности) и малый (30-40%). Крупный задействован постоянно, малый включается на пиках либо летом обеспечивает базовую нагрузку ГВС. Такая схема снижает CAPEX относительно 50/50 и при этом гарантирует 100% мощности зимой.

Логика работы 60/40

• Летом: задействовано только 40% — летняя нагрузка ГВС (100-150 кВт на МКД)
• В межсезонье: работает 60% — неполное отопление плюс ГВС
• Зимой (пиковая нагрузка t нв < −20°C): оба ТО включены, суммарная мощность 100%
• Отказ крупного: 40% закрывают базу и аварийный режим
• Отказ малого: 60% покрывают 90% нагрузок (кроме пиковых)

Где работает схема 70/30

Для жилых домов, где отопление преобладает, а доля ГВС невелика: 70% — основной аппарат на весь год, 30% — летний для ГВС, чтобы основной можно было выводить на профилактику. Подробнее про эксплуатацию ТП и сезонные режимы.

Выбирая схему, важно принимать во внимание тип теплопункта и расчетный температурный график по СН РК 4.02-04-2013.

Монтажная обвязка двухконтурного ИТП

Для безпотерьного переключения обвязку выполняют по принципам коллекторно-байпасной схемы. У каждого теплообменника предусмотрены собственные отсечные клапаны, манометры и термометры, а также общий байпас и линия ротации.

Обязательные составляющие обвязки

• Коллекторы подачи и обратки первичного и вторичного контуров
• Шаровые отсечные краны DN50-DN200 на каждом присоединении ТО (по 4 на аппарат)
• Линия байпаса с регулирующим клапаном для балансировки
• Манометры на входе и выходе каждого аппарата в обоих контурах
• Термометры в гильзах на входе и выходе каждого ТО
• Грязевики (сетчатые фильтры) перед каждым аппаратом — согласно ГОСТ 27590 и СТ РК
• Клапаны сброса и дренажные краны для обслуживания
• Точки CIP-промывки с обратной линией

Регулирующая арматура

Во вторичном контуре каждого ТО устанавливают регулирующий клапан с электроприводом (например, Danfoss VFG/AMV). В первичном — клапан с термоприводом либо электронным регулятором. Это дает возможность точно балансировать поток между аппаратами при асимметричной нагрузке.

Детальнее об обвязке и комплектации — в разделе тепловой пункт: виды и комплектация.

Гидравлические потери при обвязке двух ТО

Когда обвязка проектируется под два теплообменника, нужно корректно определить гидравлические потери в коллекторах и регулирующей арматуре. Каждый узел подключения даёт прибавку 3-8 кПа, отсечной кран DN100 — примерно 1.5 кПа при номинальном расходе, фильтр — 5-10 кПа чистым и до 20-25 кПа загрязнённым. В итоге обвязка увеличивает расчётный напор насосов первичного и вторичного контуров на 30-50 кПа.

Регулировка потоков при параллельной работе ТО

При параллельной схеме 50/50 для двух ТО требуется точная балансировка расходов. В противном случае один аппарат будет работать с перегрузкой, другой — с недогрузкой, и общий КПД окажется ниже расчётного. Клапаны TA Hydronics или Danfoss MNF дают возможность задать расходы с точностью 5%; контроль выполняется переносным расходомером согласно протоколу пусконаладки.

Система автоматического переключения ТО

Если автоматика отсутствует, двухконтурный ИТП превращается в два теплообменника с ручным переключением. Современный контроллер даёт возможность организовать ротацию, аварийный переход по давлению или температуре, а также плавную балансировку при неравномерной нагрузке.

Danfoss ECL Comfort

ECL 210/296/310 — распространённое решение для индивидуальных тепловых пунктов. В функционал входят погодозависимое регулирование, приоритетная ротация двух контуров, журнал аварий и удалённый доступ через Modbus TCP. С помощью программных ключей режимы лето/зима переключаются автоматически по температуре наружного воздуха.

КС-Контроль — НАШ БРЕНД

Алгоритмы переключения

• Временная ротация — смена основного аппарата каждые 168 часов
• Ротация по наработке — переключение, когда разница моточасов превышает 200 ч
• Аварийный переход при ΔP более 80 кПа (загрязнение пластин)
• Аварийное переключение при утечке (уровневый датчик в поддоне)
• Каскадный запуск второго ТО, если нагрузка превышает 80% мощности первого

При обновление и модернизация ТП установка второго ТО — распространённая задача, которую нередко выполняют вместе с обновлением автоматики.

Цена второго ТО: CAPEX против надёжности

Заказчик часто спрашивает напрямую: какова цена второго теплообменника и срок его окупаемости. В расчёт следует включать не только покупку аппарата, но также обвязку, автоматику и площадь помещения.

Надёжность как основа окупаемости

Финансовую окупаемость второго ТО удобно оценивать через цену простоя. Если гостиница на 150 номеров остаётся без ГВС на сутки, это 70-90% возврата платежей и удар по репутации. Для МКД на 144 квартиры — множество жалоб и претензий УК. Для больницы — невозможность принимать пациентов. В таких ситуациях резервирование окупается за 1-2 аварии.

Об экономическом эффекте подробнее — в статье какой результат приносит установка ИТП.

OPEX: затраты на эксплуатацию двухконтурного ИТП

Эксплуатация двух аппаратов увеличивает число плановых ТО вдвое, однако грамотная ротация приводит к росту общей стоимости обслуживания не в 2 раза, а на 30-40%. Промывка с периодичностью 1-3 года, замена уплотнений раз в 8-12 лет, регламентная проверка автоматики — обычные статьи годового бюджета эксплуатирующей организации. Зато пропадают аварийные затраты на срочный ремонт и компенсации потребителям.

• Промывка ПТО — каждые 1-3 года, 4-12 часов работы бригады
• Замена уплотнений EPDM — каждые 8-12 лет, комплект рассчитан на аппарат 50-300 пластин
• Проверка автоматики и метрологическая поверка — ежегодно
• Плановые осмотры — ежеквартально, контроль манометров, термометров и утечек
• Поверка узла учёта — каждые 4 года по 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»

Цена простоя для различных категорий объектов

В каких случаях второй теплообменник необходим

Второй аппарат не всегда является лишь «красивой опцией». Для некоторых категорий объектов резервирование предписано нормативами и контролируется при экспертизе проекта.

Медицинские учреждения и больницы

Согласно СН РК 4.02-04-2013, пункту 3.8, и действующие строительные нормы РК «Здания и помещения медицинских организаций», больницы, родильные дома и перинатальные центры должны иметь полное резервирование (100/0) теплообменников ГВС. Для отопления допускается схема 50/50, однако в ряде проектов и отопление выполняют по 100/0.

Детские учреждения круглосуточного пребывания

В детских садах с круглосуточными группами, домах ребёнка, школах-интернатах и детских домах резервирование ГВС обязательно. Для обычных детсадов дневного режима решение остаётся на усмотрение проектировщика, но экспертиза нередко его требует.

Общеобразовательные учреждения и школы

действующие строительные нормы РК00 «Здания общеобразовательных организаций» рекомендует резервирование; для школ-интернатов и учреждений с режимом 24/7 оно обязательно. Практически все новые школьные ИТП проектируются с двумя ТО ГВС.

Гостиницы и хостелы

Отели категории 3+ звезды по стандартам ГОСТ и СТ РК должны обеспечивать круглосуточное ГВС. Если резервирование отсутствует, это нарушает требования к категории. Для хостелов решение принимает собственник, однако репутационный риск обычно выше затрат на второй ТО.

Производства с непрерывным циклом

Для производств с круглосуточным циклом — пищевых, химических, фармацевтических — резервирование критически важно. Простой технологического теплообменника нередко приводит к остановке линии и порче партии продукции.

Марки двухконтурных ИТП и теплообменников

Блочные ИТП заводской готовности от казахстанских и зарубежных производителей нередко имеют в стандартной комплектации два теплообменника. Ниже перечислены основные бренды, под которые мы выполняем проектирование и поставку.

Выбор оборудования — каталоги теплообменников пластинчатого типа, для отопления, для ГВС. Также см. как подобрать теплообменник и сравнение разборных и паяных.

Стандартные комплектации блочных ИТП с резервированием

Многие производители предлагают линейки блочных ИТП, где два теплообменника входят в заводскую комплектацию. Это удобно: один каркас, общий насосный модуль, штатная обвязка и автоматика «из коробки». Заказчик получает готовое решение, подключаемое к подающему и обратному трубопроводам теплосети без трудоёмкого монтажа.

• РИДАН XB — серия для МКД мощностью 200-1500 кВт, два ПТО по схеме 50/50 уже в стандартной комплектации
• РИДАН XGM — премиальная линейка с двумя ТО 100/0, автоматикой Danfoss ECL 310, сертификацией для медицинских учреждений
• Блочные ИТП ЭТРА БТП оснащаются парными ЭТ-РФ; комплектация российского производства по 223-ФЗ
• КС-ИТП — собственный бренд: двухконтурные ИТП производства ТПЛ-Сервис, оснащённые КС-Контроль, срок гарантии — 5 лет
• Блочные ИТП «Тепловиз» от Машимпэкс: два ТО производства Funke, дополнительно доступна опция удалённого доступа АДС

Состав комплекта блочного ИТП с двумя контурами

• На отопление предусмотрено два пластинчатых теплообменника, на ГВС — также два
• Насосы циркуляции с резервированием по принципу «рабочий + резервный», с АВР
• На каждом контуре установлены регулирующие клапаны, оснащённые электроприводами
• Фильтры и грязевики, обратные клапаны, а также балансировочные вентили
• Автоматический шкаф, включающий контроллер и силовую часть
• Узел учёта тепла в соответствии с Законом РК № 541-IV «Об энергосбережении»
• Узел подпитки отопительных контуров, дополненный водоподготовкой
• Мембранные расширительные баки объёмом от 50 до 300 л

FAQ: популярные вопросы о резервировании в ИТП

Проектирование ИТП с резервированием — выполним расчёт