COMPARISON OF HOT WATER HEATER CONNECTION SCHEMES FOR DISTRICT HEATING STATIONS IN INSULATED BUILDINGS

Authors

  • O. Aleksakhin Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
  • O. Boblovskyi Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова
  • O. Kruhliakova Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
  • M. Rudneva Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

DOI:

https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-1-189-233-237

Keywords:

district heating, individual district heating station, heat exchanger connection schemes

Abstract

One way to improve efficiency micro-district centralized heat supply systems - transition from group thermal substations, where water is prepared for consumption of hot water supply, distribution of heat transfer by types of water supply, regulation of hydraulic and thermal regimes in microdistrict thermal limits, the volume of accumulated heat, up to individual district heating stations. The technological scheme of the individual district heating stations transfers all the necessary functions for the heat supply of the surrounding area construction. One of the advantages of such an approach is the possibility of transition to a two-pipe split thermal boundaries and changes in heat consumption by pipelines microdistrict boundaries
A comparison was performed of the network water flow rates through individual district heating stations and the heat transfer surface area of domestic hot water heating installations in insulated buildings. The study analyzed two-stage mixed and two-stage sequential connection schemes of hot water heaters to district heating networks.
It was shown that the use of two-stage schemes, as opposed to single-stage schemes, significantly reduces the network water flow through individual district heating stations. This effect is achieved by increasing the heat transfer surface area of heat exchangers in domestic hot water heating systems installed in individual district heating stations compared to single-stage schemes.
For heating installations using the two-stage mixed connection scheme, larger heat transfer surface areas are expected compared to the two-stage sequential connection scheme. The excess surface area ranges from 10% to 70%, depending on the building's insulation efficiency and the design temperature for water heating at the first stage of the domestic hot water heating system.
A formula was proposed to determine the water heating temperature at the first stage of the heating installation, at which the network water flow rate through the individual district heating station in the two-stage mixed scheme is lower than that in the two-stage sequential scheme. At a significant temperature rise, water heating at the first stage of the heating installation for individual district heating stations with insulation increased to more than 25℃, as a result of the increase in the total heat transfer area of the heat exchangers. installation equipment.

References

Пластинчасті теплообмінники в промисловості / Л. Л. Товажнянський, П. А. Капустенко, Г. Л. Хавін та ін: під заг. ред. Л. Л. Товажнянського. –Харків: НТУ «ХПІ», 2004. -232с.

Тарадай О. М. Основи розробки пластинчастих теплообмінників для систем теплопостачання. –Харків: Основа, 1998. -192с

Lee, J., & Lee, K.-S. (2014). Flow characteristics and thermal performance in chevron type plate heat exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 78, 699–706.

Saha, S. K., & Haaris Khan, A. (2020). Numerical Study on the Effect of Corrugation Angle on Thermal Performance of Cross Corrugated Plate Heat Exchangers. Thermal Science and Engineering Progress, 100711.

Domestic Water Heating Design Manual (2nd Edition), American Society of Plumbing Engineers (ASPE) (2003).

Patrick Mitchell: Central Heating, Installation, Maintenance and Repair. Writers Print Shop, 196 (2008).

International Code Council. International Energy Conservation Code. Falls Church, VA, 2018.

Маляренко В.А. Основи теплофізики будівель та енергозбереження / В.А. Маляренко. – Харків: „ Вид. САГА”, 2006.

Алексахін О. О., Бобловський О. В. Оцінка енергозберігаючого потенціалу функціонуючих житлових будівель. «Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудит», №1(95), 2012, с.10-15.

Алексахін О.О., Круглякова О.В., Бобловський О.В. Використання двоступінчастої змішаної схеми приєднання теплообмінників гарячого водопостачання у теплових пунктах утеплених будівель // Комунальне господарство міст. Випуск 184. Харків, 2024р. – с. 93-98.

Алексахін О. О. Особливості утеплення груп будівель при централізованому теплопостачанні / Алексахін О.О., Єна С.В., Гордієнко О.П., Сиров М.В., Фещенко Р.С. // Інтегровані технології та енергозбереження, №3, 2018, Харків, с 27-34.

H.Y.Wong Handbook of Essential Formulae and Data on Heat Transfer for Engineers. Longman, London and New York.- 1977

Б.Х. Драганов, А.А. Долінський, А.В.Міщенко, Є.М.Письменний Теплотехніка: Підручник – К.: «ІНКОС» 2005.- 504с.

КTM 26-01-107 78. Теплообмінники пластинчасті. Керівний технічний матеріал. Методи теплових та гідромеханічних розрахунків.

Алексахін О.О., Круглякова О.В., Бобловський О.В., Тютюник Л.І. Параметри теплообмінників гарячого водопостачання для теплових пунктів утеплених будівель при одноступінчастій схемі приєднання // Інтегровані технології та енергозбереження, №4, 2024, Харків, с 59-66.

Published

2025-04-02

How to Cite

Aleksakhin, O., Boblovskyi, O., Kruhliakova, O., & Rudneva, M. (2025). COMPARISON OF HOT WATER HEATER CONNECTION SCHEMES FOR DISTRICT HEATING STATIONS IN INSULATED BUILDINGS. Municipal Economy of Cities, 1(189), 233–237. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-1-189-233-237

Issue

Section

статьи