1.3 Контроль и регулирование режимов работы пластинчатых теплообменных аппаратов
Для ведения оперативного контроля и регулирования режимов работы пластинчатые теплообменные аппараты комплектуются контрольно-измерительными приборами и устройствами автоматической сигнализации и защиты, расположенных в тепловом пункте. Тепловой пункт представляет собой модульный агрегат, предназначенный для передачи тепловой энергии от наружных тепловых сетей системе отопления, вентиляции или горячего водоснабжения жилых и производственных помещений [10, 35, 66].
Центральный тепловой пункт обеспечивает жителей горячей и холодной водой круглогодично и теплом в отопительный сезон. Модернизация действующих центральных тепловых пунктов, проводимая в последнее время многими эксплуатирующими организациями, по оценкам экспертов дает энергосберегающий эффект порядка 20-50%. Немаловажную роль в модернизации занимает автоматизация технологического оборудования центральных тепловых пунктов. Тепловой пункт является готовым к подключению и эксплуатации блоком. В него входит, помимо теплообменников, следующее основное оборудование [6, 13, 15, 73]: автоматическая электронная система регулирования контуров отопления и горячего водоснабжения; циркуляционные насосы контуров отопления и горячего водоснабжения; термометры и манометры; запорные клапаны; блок учёта тепла; грязевые фильтры.
Блок управления арматурой теплового пункта обеспечивает: управление насосами холодного и горячего водоснабжения; управление насосами циркуляции отопления; управление насосами и клапаном подпитки отопления; управление регулятором температуры на горячее водоснабжение; управление регулятором отпуска тепла на отопление. Автоматическое регулирование на тепловых пунктах расхода сетевой воды, поступающей в систему отопления, давления в обратном трубопроводе для предотвращения опорожнения систем отопления высоких и высоко расположенных зданий, а также автоматическое регулирование температуры горячей воды после подогревателей горячего водоснабжения и в системах с непосредственным водоразбором осуществляется специальными регуляторами и регулирующими органами.
Электронные регуляторы температуры осуществляют поддержание заданного отопительного графика в системе отопления с автоматической коррекцией по температуре наружного воздуха и усредненной температуре воздуха в двух контрольных точках помещений.
На рис. 1.4. представлен автоматизированный тепловой пункт с пластинчатыми теплообменниками для отопления и горячего водоснабжения.
Рис. 1.4. Автоматизированный тепловой пункт с пластинчатыми
теплообменниками отопления и горячего водоснабжения
1 - пластинчатый теплообменник для последовательного подогрева воды горячего водоснабжения; 2 - пластинчатый теплообменник отопительной системы; 3 - регулирующий клапан; 4 - блок управления; 5 - датчик температуры; 6 - датчик температуры наружного воздуха; 7 - датчик давления; 8 - фильтр грязевой; 9 - обратный клапан; 10 - расходомер; 11 - водосчетчик; 12 - узел учета тепла; 13 - задвижка; 14 - кран шаровой.
Для поддержания необходимого перепада давления используются регуляторы давления. Регулятор расхода предназначен для стабилизации расхода сетевой воды через систему отопления по перепаду давлений в подающем и обратном трубопроводе. Для удобства эксплуатации и снижения потерь давления в системе теплоснабжения устанавливаются шаровые краны. Поставка автоматизированного теплового пункта осуществляется блоками, соединение которых производится у потребителя.
Принцип действия автоматизированных тепловых пунктов основан на: поддержании заданного перепада давления, необходимого для нормальной работы системы отопления и горячего водоснабжения; обеспечении циркуляции теплоносителя; поддержании требуемой температуры теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления по заданной программе в зависимости от температуры наружного воздуха и внутри помещений. На тепловом узле установлена запорная и регулирующая арматура, арматура для защиты трубопроводов при различных гидравлических режимах, приборы КИП, датчики для средств телеизмерения и телеуправления, световые и звуковые сигналы аварийной сигнализации.
Принцип работы оборудования теплового пункта: регулятор температуры поддерживает заданную температуру горячей воды после подогревателя. В качестве регулятора применяется дилатометрический регулятор температуры ТРД в комплекте с регулирующими клапанами РК-1, УРРД, а также регулятор температуры ТРБ-2 и термореле манометрическое. Суть работы регулятора заключается в следующем: на улице устанавливается термодатчик, измеряющий температуру воздуха в текущий момент. Каждую секунду его сигнал сравнивается с сигналом о температуре теплоносителя на выходе из здания (то есть фактически с температурой самого холодного радиатора в здании) и с сигналом температуры в одном из контрольных помещений здания. На основании данного сравнения регулятор автоматически дает команду на электрический клапан, который устанавливает оптимальную на данный момент величину расхода тепла на здание. Особенно значительная экономия достигается в переходные периоды, когда в теплосети поддерживается высокая температура воды.
Также сокращение расхода теплоты достигается за счет введения программы регулирования температуры в ночное время суток, выходные и праздничные дни. Это означает, что при наступлении определенного часа суток и (или) дня недели она автоматически переключает отопление из нормального режима в экономичный, и наоборот. Специфика некоторых организаций не требует наличия постоянного, комфортного отопления, и система в заданный час суток автоматически снизит тепловую нагрузку на здание на заданную величину, а, следовательно, сэкономит тепло и деньги. Утром, перед началом рабочего дня, система автоматически переключится в нормальный режим работы и прогреет здание. Для регулирования заданной температуры на горячее водоснабжение используются регуляторы температуры горячего водоснабжения. Регулирование горячего водоснабжения производится смешением воды из подающей и обратной линии. В период, когда температура воды в обратной магистрали соответствует 60°С, водоразбор производится только из обратной сети.
Во многих зданиях горячая вода нагревается теплоносителем прямо в тепловом пункте здания. Функцию нагрева выполняет теплообменник. От эффективности его работы и правильности схемы разводки горячей воды по зданию очень сильно зависит себестоимость получаемой таким образом горячей воды. Эффективный пластинчатый теплообменник, снабженный регулятором температуры горячей воды, производит более дешевую горячую воду, чем старый трубчатый без регулятора. Регулятор расхода стабилизирует расход сетевой воды через систему отопления по перепаду давлений в подающем и обратном трубопроводе. В качестве регуляторов прямого действия могут применяться регуляторы РР либо УРРД. В качестве регулятора непрямого действия применяется регулирующий прибор РД-ЗА в комплекте с клапанами PK-l, УРРД, включенных по сливной или бессливной схеме. Регулятор давления стабилизирует давление в обратном трубопроводе. В качестве регулятора давления могут применяться: регуляторы прямого действия РД, УРРД либо регулирующий прибор РД-ЗА в комплекте с регулирующими клапанами РК-1, УРРД. Функции управления циркуляционными насосами горячего водоснабжения сводятся к их автоматическому включению при снижении разбора горячей воды и отключению при увеличении водоразбора, осуществляется также дистанционное или местное управление насосами и автоматическое включение резервного насоса при аварийном отключении работающего.