Книги / Проектирование котельных и современных систем отопления

37

3. Классификация гидравлических схем

3.5.1.4. Класс D — вариант С

Ступень І — постоянная стабилизация температуры прямой и обратной воды.

Ступень ІІ — периодическое уменьшение отбора тепла.

Это решение рекомендуется для систем с большим гидравлическим сопротивлением трубопроводов, соединяющих котлы с распределительными коллекторами, или при большой разности температур прямой и обратной воды в отопительных контурах при резком повышении потребности в тепле. Необходимым условием является управление отопительными контурами с помощью смесительных клапанов.

Пример схемы котельной приведен на рисунке 3.16.

Рис. 3.16.Пример применения: многокотловая установка с регуляторами Vitotronic 100.

Отопительные контуры управляются регуляторами Vitotronic 333, 050 с помощью смесительных клапанов

(PR – сетевой насос, B – индивидуальный байпас отопительного контура, T1 – датчик температуры обратного теплоносителя)

38

3. Классификация гидравлических схем

Обратите, пожалуйста, внимание на тот факт, что в данном случае отсутствуют байпас S между коллекторами (см. рис. 3.14 и 3.15) и смесительные клапаны отопительных контуров, устанавливаемые на обратной линии.

Благодаря использованию предварительно отрегулированных (на 30-50% расхода) байпасов В (известных в литературе как инжекторные системы), при резком увеличении потребности в тепле не будет наблюдаться стремительное падение температуры обратного теплоносителя.

В противном случае, если существует большой диапазон температур подачи в разных отопительных контурах, существует опасность, что в контуре с самой низкой температурой подачи (например, напольное отопление) смесительный клапан будет находиться в положении, близком к закрытию, и не будет необходимого диапазона регулирования. Явление, описанное выше, возникает, если высокая температура в подающем коллекторе задается другим контуром.

Приведенная защита, обеспечивающая требуемую температуру обратного теплоносителя, функционирует точно так же, как гидравлическая схема с защитой класса D — вариант A.

Внимание! Необходимо помнить о соответствующем кодировании регуляторов, чтобы избежать ситуации, когда после выявления датчиками T1 низкой температуры обратного теплоносителя начинается закрытие поворотных заслонок котлов. В таком случае появляется нежелательное дросселирование сетевого насоса. Если потребители тепла не оборудованы смесительными клапанами, необходимо использовать термостат, выключающий циркуляционные насосы отопительных контуров, или использовать решение класса E.

39

3. Классификация гидравлических схем

3.6.1.1.Класс E — вариант A

Ступень І — постоянная стабилизация температуры прямой и обратной воды.

Ступень ІІ — периодическое отделение контура котла.

Это решение рекомендуется для систем с большим гидравлическим сопротивлением трубопроводов, со-

единяющих котлы с распределительными коллекторами, при больших водяных объемах систем, при отсутствии

управления отопительными контурами.

Пример схемы котельной приведен на рисунке 3.18.

Ступень І — постоянная стабилизация температуры прямой и обратной воды.

Назначением насоса котлового контура в данном случае является преодоление дополнительных гидравлических сопротивлений и подача теплоносителя в распределительный коллектор (стабилизация питания). Дополнительной функцией является защита по температуре обратного теплоносителя путем подмешивания прямой воды из подающего коллектора в обратный по байпасу S. Эта процедура обязательна, потому что при значительном водяном объеме системы отопления в сочетании с большим расстоянием между котлами и отопительными контурами необходима постоянная стабилизация температуры прямой и обратной воды.

Как следствие, уменьшается вероятность конденсации водяных паров из продуктов сгорания в котле.

Если существует минимальный отбор тепла (т. е. работает, как минимум, один циркуляционный насос отопительного контура), — котловой насос работает постоянно. При этом осуществляется одновременная стабилизация температуры прямой и обратной воды.

Ступень ІІ — периодическая сепарация контура котла от отопительных контуров (уменьшение отбора тепла). В рассматриваемой системе защиты необходимым условием является повторное контрольное измерение температуры обратного теплоносителя датчиком T1 за узлом смешения (рис. 3.18). Величина температуры постоянно сравнивается с ее предельным значением, которое вводится в память регулятора Vitotronic 100 с помощью

кодирующего штекера котла.

Когда температура воды опускается ниже этого предельного значения, правильно закодированный регулятор Vitotronic 100 каждого котла начинает перевод трехходового котлового клапана в “защитное положение”, то есть отделяет контур котла от системы отопления.

Начинается процесс сепарации котла от системы отопления, в результате чего резко уменьшается подача в котел “слишком холодной” обратной воды. В это же время, в связи с “выявлением“ датчиками T1 низкой температуры обратного потока, включаются горелки. Дальше в результате работы горелки и интенсивной естественной циркуляции, усиливаемой в этом случае котловым насосом, прекращается падение температуры обратного потока и котловой воды. Этот факт “подтверждает“ датчик T1. После того, как температура обратной воды достигла соответствующей величины, регулятор котла начинает перевод трехходового клапана в нормальный режим работы. Начинается поставка тепловой энергии в систему отопления — согласно потребности.

41

Внимание! Необходимо помнить о соответствующем кодировании регулятора во избежание ситуации, когда, после выявления датчиками T1 низкой температуры обратного потока, регулятор начинается влиять на смесительные клапаны отопительных контуров, а не на трехходовые клапаны котлов.

42

3. Классификация гидравлических схем

3.6.1.2. Подбор насоса котлового контура

Подбор параметров насоса котлового контура непосредственно связан с тепловой мощностью котла. Ориентировочно производительность насоса можно определить по формуле:

при выполнении условия:

[3.7]

с – удельная теплоемкость воды; с = 1,163·10-3 кВт·час/кг·°C;

ρ – плотность воды; ρ = 1000 кг/м3.

Как видно из зависимости [3.6], подбор насоса котлового контура зависит от тепловой мощности котла. Добавкой к производительности насоса является величина подмешивания, необходимого для постоянной стабилизации температуры обратного потока во время работы системы. Важным параметром, влияющим на подбор насоса, является разность температур контура котла ∆tk и отопительных контуров ∆tO.

В связи с увеличенной производительностью котловых насосов (необходимой для повышения температуры обратного потока), между подающим и обратным коллекторами должен быть установлен байпас S.

Диаметр байпаса нужно подбирать таким образом, чтобы в экстремальных условиях (т. е. в случае закрытия всех смесительных клапанов отопительных контуров при одновременной работе насосов PК) параметры котловых насосов находились в диапазоне рабочей характеристики, представленной изготовителем.

Необходимо обратить внимание на правильность выбора напора котлового насоса, который должен преодолевать сопротивление контура подмешивания (сопротивление коллекторов, байпаса, трубопроводов, соединяющих котлы и коллекторы + сопротивление котла). В данном случае напор насоса котлового контура увеличивать не рекомендуется.

43

3. Классификация гидравлических схем

3.6.1.3. Гидравлическая стрелка

Одним из технических решений в случаях, когда есть и источник энергии, и ее потребитель, является соединение (сцепление) этих элементов. Например, в механических системах используется целый ряд сцеплений с целевой модифицированной характеристикой передачи мощности (эластичное сцепление, упруго-амортизационное [демпферное] и т. п.). Подобную функцию выполняют трансформаторы, передатчики напряжения и тока, фильтры

вэлектрических системах (упрощенное сравнение).

Всистемах отопления теплоноситель находится в жидком состоянии. Важными являются его параметры и характер их изменений как в котловых, так и в отопительных контурах. К таким параметрам относятся: водяной объем, динамика изменения давления и расхода теплоносителя, температура подающего и обратного теплоносителя. На основании анализа перечисленных параметров и осуществляется выбор гидравлической схемы. Особое значение при этом имеет способ гидравлического соединения котлов с отопительными контурами. То есть, в каждом случае имеем дело с соединительным элементом.

Решение такого типа известно под разными названиями. До настоящего времени оно не унифицировано. Часто можно встретить такие термины:

– Hydraulische Weiche (гидравлическая стрелка; Германия),

– TermoHydraulische Verteiler (термогидравлический распределитель; Германия),

– La bouteille de casse-pression (бутылка, распределитель давления; Франция).

Учитывая, что теплоносителем в котельных является жидкость (вода или диатермическое масло), можно обобщить название соединительного элемента и ввести термин “гидравлическая стрелка SH”.

Принцип работы гидравлической стрелки состоит в том, что котловой и отопительные контуры с изменяющимися параметрами не влияют друг на друга, по крайней мере, их взаимное влияние значительно сглажено. Итак, подводя итоги, можно сказать, что гидравлическая стрелка SH должна применяться в системах большого водяного объема с интенсивным изменением расходов, температур и давлений.

Схема с гидравлической стрелкой SH эффективна и надежна в работе, но требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат. Во многих случаях от такого решения можно отказаться. Так, практический опыт показывает, что котлы серии Vitoplex и Vitomax фирмы Viessmann нормально работают даже в тех ситуациях, когда для других типов котлов требуется установка SH.

3.6.1.4.Класс E — вариант B

Ступень І — постоянная стабилизация температуры прямой и обратной воды.

Ступень ІІ — периодическое отделение контура котла от первичного контура гидравлической стрелки.

Рекомендуется для систем с большим гидравлическим сопротивлением трубопроводов, соединяющих котлы

с распределительными коллекторами, при больших водяных объемах систем, при отсутствии управления отопительными контурами. Система отопления не распознана. Наличие большой динамики изменения параметров. От котельной требуется различная тепловая мощность котлов.

44

Ступень І — постоянная стабилизация температуры прямой и обратной воды.

В данном случае заданием насоса котлового контура является подача теплоносителя к гидравлической стрелке (стабилизация питания). Дополнительной функцией является защита котла от низкой температуры обратной воды. Повышение температуры обратного теплоносителя происходит за счет прохождения через гидравлическую стрелку избыточного количества прямой воды (рис. 3.20 — положение B). Эта мера является обязательной, так как при большом водяном объеме и высокой динамике изменений расхода требуется постоянная стабилизация температур прямой и обратной воды.

45

3. Классификация гидравлических схем

Ступень ІІ — периодическое отделение контура котла от первичного контура гидравлической стрелки (уменьшение отбора тепла).

В рассматриваемой системе защиты обязательным условием является постоянное измерение температуры обратного теплоносителя датчиком T1 (рис. 3.19). Измеряемая температура постоянно сравнивается с предельной величиной, введенной в память регулятора Vitotronic 100 с помощью кодирующего штекера котла.

Когда температура воды опускается ниже предельного значения, регулятор котла индивидуально начинает переводить трехходовой клапан в защитное положение, отделяя тем самым контур котла от первичного контура гидравлической стрелки. Происходит сепарация котла от системы отопления, как и в случае варианта A — класса E.

3.6.1.5. Производительность насоса котлового контура

Производительность насоса котлового контура подбирается пропорционально номинальной тепловой мощности котла. Одновременно необходимо проверить условие правильности выбора расходов, которое выражено зависимостью [3.8] (положение B — рис. 3.20).

[3.8]

– сумма производительностей насосов отопительных контуров;

kh – коэффициент подбора, например.

Выполнение первого условия исключает возможность понижения температуры прямой воды за гидравлической стрелкой SH (рис. 3.20 — положение C).

Согласно зависимости [3.8], сумма производительностей котловых насосов определяется как сумма производительностей насосов отопительных контуров с некоторым запасом. Добавка порядка 10-50% необходима для стабильной защиты котлов от низкой температуры обратной воды. Повышение температуры обратного потока происходит за счет прохождения через гидравлическую стрелку избыточного количества прямой воды (рис. 3.20 — положение B). Необходимым условием, обеспечивающим нормальную работу гидравлической стрелки, является выполнение условия скорости потоков в стрелке [3.9]:

где: ν – скорость теплоносителя в гидравлической стрелке SH.

46