Системы теплоснабжения от автономных теплогенераторов

0
103

Системы автономного отопления наиболее распространены в малоэтажной
застройке и в хронологии развития базируются на водяных системах с
естественной циркуляцией теплоносителя. Данные системы отопления
довольно просты в эксплуатации, весьма устойчивы к перебоям в подаче
электроэнергии, но в тоже время имеют жесткие конструктивные
требования, значительную металлоемкость, требуют сравнительно большого
объема монтажных работ, имеют ограниченный диапазон устойчивого
регулирования теплогидравлического режима.

Новейшие эксплуатационные, конструктивные и технические
требования к системам отопления и, в частности, к их гидравлической
устойчивости при местном регулировании тепловой мощности, малой
материалоемкости, автоматизации всех процессов управления работой
теплогенератора и системы в целом, а также внедрение пластиковых,
металлопластиковых труб и на их основе низкотемпературных систем
панельно-лучистого отопления (монтируемых в конструкции пола с
пониженными параметрами теплоносителя), расширение специфических
функций, возлагаемых на систему отопления (к примеру, подогрев воды в
бассейне, поддержание теплового режима оранжереи, зимнего сада, гаража
и др.), — все это объясняет широкое внедрение в автономные системы
отопления искусственного насосного побуждения движения теплоносителя.
Основные системы: системы безопасности и автоматического регулирования,
газогорелочные, топочные устройства и циркуляционные насосы, а
следовательно, и система отопления в целом — не могут функционировать
без системы бесперебойного электроснабжения.

Во время учета особенностей архитектурно-планировочных решений,
а также требований технического задания на тепловую схему автономного
источника теплоты возлагается сложная проблема теплогидравлической
увязки нескольких (бывает от 5 и более) параллельно функционирующих,
имеющих гидравлическую и тепловую взаимозависимость систем отопления
различного конструктивного исполнения с различными параметрами работы
(часто в комплекс задач отопления входит и система приточной
вентиляции). Наружными условиями определяется нагрузка на систему
отопления и практически линейно зависит от температуры наружного
воздуха, что объясняет применение достаточно простого и эффективного
метода качественного регулирования мощности системы за счет изменения
температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления, при его
постоянном расходе. В различных странах нормируются значениями
расчетные параметры теплоносителя при максимальной нагрузке tпод-tобр:
95-70; 90-70; 80-60°C. Но, важно заметить, все шире и шире используются
в системах отопления элементы количественного метода, к примеру,
регулирование расхода теплоносителя через отдельные отопительные
приборы при помощи термостатических клапанов, что позволяет нам
независимо задавать температуру воздуха в каждом помещении в
соответствии с требованиями потребителя.

Весьма важно при низких нагрузках и пониженных параметрах
теплоносителя (периоды с частичной нагрузкой), особенно при
использовании низкотемпературных систем панельно-лучистого отопления,
обеспечить хорошую защиту теплогенератора от недопустимо низких
температур теплоносителя на входе в него и от режимов работы с
расходами теплоносителя ниже минимально допустимых
заводом-изготовителем для предотвращения опасности локальных перегревов
конструкции. Еще в наибольшей степени гидравлическая схема автономной
системы теплоснабжения (отопление и горячее водоснабжение) подвержена
внешним воздействиям пиков потребления теплоты на цели горячего
водоснабжения, и в итоге этого она должна быть достаточно аккуратно
проработана и защищена от «нештатных» гидравлических режимов. Все выше
перечисленное объясняет нам внедрение новых гидравлических схем,
автономных систем теплоснабжения (отопления), которые используют
принцип зонирования и разделяющих гидравлическую схему на две части с
условно независимой организацией циркуляции теплоносителя в контурах
теплогенератора и потребителей теплоты, связанных общим балансирующим
элементом для гидравлической увязки в переменных режимах — коллектором
малых перепадов давления (часто называемым «гидравлический
распределитель», «гидравлическая стрелка»).

Данная статья разделена на две части, в первой из которых
рассматриваются теплогидравлические схемы автономных источников в
системах отопления с «традиционной» организацией движения потоков
теплоносителя, а во второй части — с использованием коллекторов малых
перепадов давления.

Принципиальные тепловые схемы без использования коллекторов малых перепадов давления.


Наиболее простые тепловые схемы автономных источников теплоты
характерны для систем малой мощности, хотя могут применяться также и в
относительно мощных установках, использующих центральное регулирование.
Существует наиболее простая схема с одной группой насосов (НП), которые
обеспечивают циркуляцию теплоносителя, как в теплогенераторе и на
транспортном участке (тепловой сети до распределительных коллекторов),
так и в местных системах отопления. В схеме очень важно предусмотреть
перемычку для рециркуляции воды, для повышения ее температуры на входе
в теплогенератор, расход по перемычке регулируется двухходовым
клапаном. Если говорить о гидравлической увязке всех местных систем
отопления, то осуществляется в ходе пусконаладочных работ и в
дальнейшем не изменяется. Благодаря этому гидравлическая устойчивость
схемы в значительной степени определяется постоянством условий
потребления в местных системах. Во время регулирования расхода
использование устройств в местных системах (термостатические клапаны на
приборах систем отопления), пиковое потребление теплоты на подогрев
воды в бассейне и др. приводит к их разбалансированию. Иногда немного
стабилизировать гидравлические условия в рассматриваемой схеме помогает
регулятор перепада давления, устанавливаемый на перемычке между
подающим и обратным коллекторами.

Заменить межколлекторую перемычку в определенной степени
могут замыкающие участки с трехходовым или двухходовым регулятором
расхода, которые работают на подмес от датчика температуры воды,
поступающей в местные системы. Если же использовать вместе с
циркуляционными насосами (НМ), то в этой схеме расширяются возможности
регулирования работы местных систем отопления, а именно, есть
возможность изменения температуры теплоносителя, поступающего в каждую
местную систему за счет подмеса обратной воды в подающую линию, однако
гидравлическая зависимость и влияние местных систем на гидравлический
режим теплогенератора остаются весьма заметными.

Для зарубежных производителей теплогенераторов рекомендуется
применять определенную схему. Важной особенностью гидравлического
режима данной схемы можно считать попытку стабилизировать поток
теплоносителя через теплогенератор благодаря работе монтируемого в
перемычке насоса (НП). Транспорт теплоносителя от контура
теплогенератора до распределительных коллекторов и в местных системах
происходит за счет работы насосов местных систем. Можно сказать, что
фактически стабилизация расхода теплоносителя через теплогенератор при
переменных режимах работы местных систем добиться в основном не
удается, так как происходит изменение гидравлического сопротивления
только одного из параллельных (для НП) участков — контура тепловой сети
и местных систем. В данной схеме насосы местных систем нужны для
обеспечения циркуляции «передавливать» НП. Также, необходимо отметить
еще одну интересную особенность работы этой схемы — опрокинутый
градиент давления между подающим и обратным коллекторами: полное
давление в подающем коллекторе намного ниже, чем в обратном, т. е.
гидростатическое давление в системе необходимо поддерживать по давлению
в подающем трубопроводе (особенно для систем отопления с расчетной
температурой теплоносителя 105-70; 95-70°C).

Наименьшую гидравлическую зависимость контура теплогенератора
и внешнего контура теплопотребления при зависимом подключении
последнего по теплоносителю можно организовать при использовании
следующей схемы. При рассмотрении этого случая теплогидравлический
режим теплогенератора обеспечивается работой рециркулярного насоса
(НР), который стабилизирует расход воды через теплогенератор
(соответствующий паспортным данным) и повышающего температуру воды на
входе в него до регламентирующих значений t’тг>tmin. Температурный и
гидравлический режим в тепловой сети (и у потребителя) обеспечивается
благодаря подмесу воды по перемычке с регулятором расхода по значению
температуры воды, которая поступает в тепловую сеть через сетевой насос
(НП). В данной схеме температура воды на выходе из теплогенератора
может быть постоянной (может быть и расчетной, например, 95°C) во всех
режимах теплопотребления, а при подаче в теплосеть она будет снижаться
в узле смешения с обратной водой до требуемого по температурному
графику значения (в зависимости от tнар). Теплогидравлический режим
теплогенератора стабилизирован по расходу воды (Gтг=Gнорм) благодаря
работе рециркуляционного насоса (НР) и по температуре на выходе из
теплогенератора, а изменение теплопроизводительности теплогенератора
модулированием мощности горелки осуществляется при повышении
температуры воды на входе t’тг, т. е. уменьшением Dtтг=t’’тг-t’тг.
Итак, схема, описываемая в этом абзаце, позволяет обеспечить постоянный
гидравлический режим работы теплогенератора во всех режимах
теплопотребления. Полностью гидравлически изолировать контур
теплогенератора от внешних потребителей возможно только с
использованием теплообменников (в основном пластинчатых, поскольку они
наиболее компактны), устанавливаемых непосредственно в автономном
источнике теплоснабжения, или, если же местные системы отопления
немного удалены от источника, возможна их установка вместе с
циркуляционными насосами в подсобных помещениях потребителей.

Гидравлическая изоляция контура теплогенератора, вне
зависимости от высокой стоимости теплообменников, позволяет достаточно
надежно защитить теплогенератор и первичный контур теплообменника от
коррозии и накипеобразования.

Регулирование тепловой мощности и параметров теплоносителя,
поступающего в местные системы, можно осуществлять как непосредственно
перепуском теплоносителя местной системы по перемычке с регулятором
расхода по температуре, так и по линии перепуска части греющей воды,
минуя теплообменник, с управлением регулятором расхода по значению
температуры воды, поступающей в местную систему отопления.
Устанавливать двухходовой регулятор расхода на подающем трубопроводе от
теплогенератора или на подающей линии местной системы отопления (без
перемычек) не рекомендуется, поскольку изменяет расход теплоносителя в
контурах. Для того, чтобы защитить теплогенератор от низких температур
воды на входе рекомендуется устраивать перемычку между подающим и
обратным трубопроводами с регулятором расхода по температуре обратной
воды.

Во время использования в системе отопления в качестве
источника теплоты проточных теплогенераторов практический интерес
представляют бесколлекторные зональные схемы. Данная схема реализует
участки (подключения местных систем отопления А-В; С-Д…) с малым
перепадом давления, которые совсем не могут оказать существенного
влияния в переменных режимах работы на первичный циркуляционный контур
в целом. На самом деле, создаются практически мало влияющие друг на
друга условия циркуляции в местных системах с условной «нулевой» точкой
по давлению (рекомендуемая длина участков А-В; С-Д… около 300 мм) и в
распределительном трубопроводе первичного контура. Распределение
потоков по параллельным ветвям полностью определяется работой насосов
местных систем, в отличие от коллекторных схем, в них для этих целей
может использоваться и перепад давлений между теплоносителем в подающем
и обратном трубопроводах.

Частичное охлаждение теплоносителя осуществляется при
последовательном подключении потребителей к распределительному
трубопроводу, поступающего в местные системы отопления по мере движения
потока. Благодаря этому центральное качественное регулирование возможно
только для первой по ходу теплоносителя местной системы отопления, для
остальных же подключенных систем отопления необходимо учитывать
снижение температуры теплоносителя и использовать местные узлы
регулирования.
Гидравлическая устойчивость одной из схем предполагает правильный выбор
циркуляционного насоса первичного контура НП, который подбирается по
максимальному расходу через теплогенератор с учетом расхода по
перемычке и потерь давления в трубопроводах тепловой распределительной
сети. Насосы же местных систем отопления подбираются по расходу и
гидравлическому сопротивлению местных систем в режиме максимальных
нагрузок. Гидравлические режимы работы перемычки определяются расчетом.

В тепловой схеме «нулевая» точка (короткий замыкающий
участок, рекомендуется, чтобы он был не более 300 мм) создается для
теплогенератора. Главной особенностью гидравлического режима данной
тепловой схемы является снижение нагрузки на насос теплогенератора и
перенос части нагрузки на насосы местных систем, поскольку их
необходимо подбирать с учетом потерь давления в подводящих сетевых
трубопроводах. В структуре тепловых схем совершенно нет
распределительных коллекторов, поэтому предполагается наличие
относительно протяженных участков сетевых трубопроводов с суммарным
расходом теплоносителя на все местные системы теплопотребления.
Гидравлический режим заданного нами участка зависит от расходов
теплоносителя в местных системах, а также при расчетных условиях
(наибольший зимний) может приниматься нулевым при обеспечении
расчетного расхода через теплогенератор. И все же во всех режимах
частичных нагрузок участок является балансирующим в контуре
теплогенератора и расход по нему за счет работы насоса НП обеспечивает
необходимую подачу теплоносителя в теплогенератор. Если же мы правильно
подобрали насосы НП и НМ работа участка в контуре теплогенератора будет
автомодельной в зависимости от нагрузки в местных системах
теплопотребления.

Во время использования в тепловых схемах, как и в схемах
горячего водоснабжения, нескольких теплогенераторов предпочтение
отдается агрегатной обвязке каждого теплогенератора при каскадном
регулировании их работы.

Рассмотренная нами последняя схема реализуется для
теплогенератора, а схема,в свою очередь, для местных систем на участках
распределительного трубопровода, прием организации «нулевой точки» —
участка с малым перепадом давления. Устройство такого же участка как
для местных систем, так и для контура теплогенераторов осуществляется в
коллекторах малого перепада давления.  //www.vemiru.ru

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.