Wahania temperatury ciepłej wody użytkowej i niewykorzystane ciepło powrotne z obiegu c.o. (centralnego ogrzewania) zwykle oznaczają, że węzeł cieplny pracuje mniej efektywnie, niż pozwalają na to jego parametry. W takich układach stosuje się dwustopniowy wymiennik ciepła, ponieważ pozwala on najpierw odzyskać energię z powrotu, a następnie precyzyjnie dogrzać wodę z sieci cieplnej. Rozwiązanie to stosuje się przede wszystkim w szeregowo-równoległych węzłach cieplnych miejskich systemów ciepłowniczych.

Co to jest dwustopniowy wymiennik ciepła do przygotowania c.w.u.?

Dwustopniowy wymiennik ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej to układ, w którym podgrzewanie przebiega w dwóch kolejnych etapach. Pierwszy stopień służy do wstępnego podgrzewania, a drugi do końcowego dogrzania do wymaganej temperatury. Najczęściej pracuje on jako płytowy wymiennik ciepła w węźle cieplnym c.w.u., gdzie liczy się zarówno ekonomika pracy, jak i stabilność dostawy wody.

Jak działa podgrzewanie ciepłej wody użytkowej w dwóch stopniach?

Podgrzewanie ciepłej wody użytkowej w dwóch stopniach zaczyna się od odzysku energii. W pierwszym stopniu woda użytkowa odbiera ciepło z wody powrotnej z obiegu centralnego ogrzewania, dzięki czemu wykorzystuje się energię, która w prostszym układzie bywa tracona. Drugi stopień odpowiada za dogrzanie wody po pierwszym etapie, a także za podgrzanie wody cyrkulacyjnej, czyli wody krążącej w instalacji, z wykorzystaniem wody z sieci cieplnej.

Czym różni się układ dwustopniowy od jednostopniowego?

Różnica dotyczy sposobu wykorzystania energii. Układy przygotowania c.w.u. w wersji jednostopniowej i dwustopniowej różnią się tym, że wariant dwustopniowy odzyskuje ciepło z powrotu c.o. jeszcze przed dogrzewem z sieci. W praktyce oznacza to lepsze wykorzystanie parametrów pracy i mniejsze wahania temperatury w punktach poboru.

Porównanie	Układ jednostopniowy	Układ dwustopniowy	Korzyść eksploatacyjna
Źródło podgrzewu	głównie woda sieciowa	powrót z c.o. i woda sieciowa	mniejsze obciążenie drugiego stopnia
Liczba etapów	jeden etap	dwa etapy	łatwiejsze utrzymanie temperatury c.w.u.
Obsługa cyrkulacji	przez jeden stopień	dogrzew na drugim stopniu	stabilniejsza cyrkulacja
Wykorzystanie powrotu	ograniczone	bezpośrednie	wyższa efektywność energetyczna

Jak zbudowany jest wymiennik płytowy dwustopniowy z sześcioma króćcami?

Wymiennik płytowy dwustopniowy z sześcioma króćcami ma konstrukcję przygotowaną do pracy w rozbudowanym układzie c.w.u. Sześć podłączeń pozwala nie tylko rozdzielić pierwszy i drugi stopień wymiany, lecz także prawidłowo włączyć obiegi, od których zależą odzysk ciepła i stabilne dogrzewanie. Taki dwustopniowy wymiennik płytowy c.w.u. sprawdza się tam, gdzie potrzebne jest precyzyjne włączenie do istniejącego węzła.

Układ dwustopniowy c.w.u. z sześcioma przyłączami umożliwia:

podłączenie wody powrotnej z wymiennika centralnego ogrzewania,
podłączenie cyrkulacji ciepłej wody użytkowej,
rozdzielenie pierwszego stopnia odzysku ciepła od drugiego stopnia dogrzewu.

Dlaczego taki układ stosuje się w miejskich węzłach cieplnych?

Dwustopniowy wymiennik ciepła stosuje się tam, gdzie liczą się odzysk energii i stabilne przygotowanie c.w.u. przy zmiennym poborze. W szeregowo-równoległych węzłach cieplnych taki układ lepiej wykorzystuje temperaturę zasilania i powrotu wody sieciowej, ponieważ część obciążenia przenosi na pierwszy stopień. W rezultacie uzyskuje się bardziej stabilną pracę całego węzła.

Przy ocenie korzyści najczęściej bierze się pod uwagę:

mniejsze wykorzystanie ciepła sieciowego na etapie wstępnego podgrzewu,
stabilniejsze dogrzewanie wody cyrkulacyjnej,
lepsze wykorzystanie energii zawartej w powrocie z obiegu c.o.

W celu sprawdzenia, czy taki układ będzie właściwy dla danego węzła, można przekazać parametry obliczeniowe do doboru.

Jak dobrać parametry i ocenić standard wykonania?

Poprawny dobór zaczyna się od parametrów pracy, a nie od samej powierzchni wymiany. Ocenia się wymaganą wydajność c.w.u., temperatury zasilania i powrotu, warunki pracy cyrkulacji oraz dopuszczalne spadki ciśnienia. Dopiero na tej podstawie dobiera się płytowy wymiennik ciepła w węźle cieplnym c.w.u. tak, aby oba stopnie pracowały w przewidzianym zakresie.

Przy ocenie wykonania sprawdza się zgodność z dokumentacją projektową węzła, wytycznymi dostawcy ciepła, wymaganiami normowymi dla elementów mających kontakt z wodą użytkową oraz szczelność układu. Błędem bywa dobór wyłącznie pod maksymal pobór, bez analizy powrotu z c.o., ponieważ wtedy zanika główna przewaga układu dwustopniowego. Aby uzyskać wycenę i dopasowanie rozwiązania do warunków pracy, wystarczy przesłać dane instalacji oraz wymagania dotyczące przygotowania c.w.u.

Podsumowanie

Dwustopniowy wymiennik ciepła zwiększa efektywność przygotowania c.w.u., ponieważ najpierw odzyskuje energię z powrotu instalacji c.o., a następnie precyzyjnie dogrzewa wodę z sieci cieplnej. Taki układ zapewnia stabilniejszą temperaturę ciepłej wody użytkowej i lepiej obsługuje cyrkulację niż rozwiązanie jednostopniowe. Wymiennik płytowy z sześcioma króćcami ułatwia rozdzielenie obu etapów pracy oraz prawidłowe włączenie w rozbudowany węzeł cieplny. Dobieraj parametry na podstawie wydajności, temperatur, cyrkulacji i spadków ciśnienia, bo tylko wtedy układ dwustopniowy w pełni wykorzysta korzyści z odzysku ciepła.

Dwustopniowy wymiennik ciepła