СХЕМОТЕХНИКА ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
Hot-water boiler circuitry





1 Тепловые схемы котельной
У обычного неконденсационного котла и отопительной нагрузки в общем случае имеет место четыре различные температуры теплоносителя. Следовательно, при стыковке котла и теплосети (или системы отопления) появляется четыре узла и шесть математических контуров; участок, замыкающий контур котла становится линией подмеса (рециркуляции), а участок, замыкающий контур нагрузки – линией перепуска:

teplomeh.shema_20.png

Таким образом, для обычных неконденсационных котлов в тепловой схеме котельной должна быть линия подмеса (рециркуляции), а в случае зависимого присоединения теплосети – ещё и линия перепуска.

О подмесе (рециркуляции)
Поскольку я считаю нежелательным перекачивание воды со сравнительно высокой температурой, то ниже представлены только такие принципиальные схемы, в которых нет ни рециркуляционного насоса (компенсирующего уменьшение расхода воды через котёл), ни “костыльного” антиконденсационного. Главное, что требуется для котла – это расход воды, способный обеспечить “снятие” генерируемой тепловой энергии. И для создания этого расхода вполне достаточно одного насоса (как правило стоящего на входе котла).
Расчётный расход воды через котёл (упрощённая формула):
расчётный массовый расход, т/ч = максимальная теплопроизводительность котла, Гкал/ч ×1000 / (tвых.max – tвх.max)
Пример: Gк= 1000×1,8 Гкал/ч / (115 – 70) = 40 т/ч

Для вычисления расходов в контурах котельной можно воспользоваться правилами Кирхгофа:
1 сколько воды втекает в узел, столько же из него вытекает;
2 сумма напоров на участках контура равна напору насоса, стоящему в этом контуре.

Тепловые схемы водогрейных отопительных котельных можно разделить по технологии на два вида и несколько подвидов.

А. Тепловые схемы, в которых обеспечивается постоянство расхода воды через котёл.

  • простейшая тепловая схема квартальной котельной с одним насосом (обычно его называют “сетевым”), имеющим частотно-регулируемый электропривод:

  • Тепловая схема 1.1.png

    ...И такое непростое регулирование:
    результаты расчёта циркуляционных расходов воды в тепловой схеме котельной с одним насосом (пример) – kotelna.tk/index.php?put=1-3-14

    Тепловая схема 1.1


  • с котловым насосом и сетевым насосом
  • (перепад давления сетевой воды не зависит от положения трёхходового клапана):

    Тепловая схема 1.1.1


  • с котловым насосом, имеющим частотно-регулируемый электропривод, и сетевым насосом
  • (постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 1.1.2


  • с котловым насосом и двумя насосами, имеющими частотно-регулируемый электропривод: насосом отбора тепловой мощности и насосом перепуска
  • (отсутствие регулирующего клапана; постоянный перепад давления сетевой воды):

    Тепловая схема 1.1.3


  • с котловым насосом, регулируемым насосом отбора тепловой мощности и сетевым насосом
  • (отсутствие регулирующего клапана; постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 1.1.4


  • с котловым насосом, с насосом сетевого водоподогревателя, имеющим частотно-регулируемый электропривод, и сетевым насосом
  • (постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 1.2.1


  • с котловым насосом, имеющим частотно-регулируемый электропривод, с сетевым водоподогревателем и сетевым насосом
  • (постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 1.2.2


  • с котловым насосом, сетевым водоподогревателем и сетевым насосом
  • (постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 1.2.3

    На этом же сайте: Автоматическое регулирование рециркуляции теплоносителя

    Б. Тепловые схемы, в которых расход воды через котёл изменяется.

    ♦ простейшая тепловая схема квартальной котельной с одним насосом (обычно его называют “сетевым”):

    Тепловая схема 2.1

    ...И такое непростое регулирование:
    результаты расчёта циркуляционных расходов воды в тепловой схеме котельной с одним насосом (пример) – kotelna.tk/index.php?put=1-3-14

    ♦ с котловым насосом и сетевым насосом
    (постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 2.1.1


    ♦ с котловым насосом, сетевым водоподогревателем и сетевым насосом
    (постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 2.2.2


    ♦ с котловым насосом, имеющим частотно-регулируемый электропривод, с сетевым водоподогревателем и сетевым насосом
    (постоянная пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети):

    Тепловая схема 2.2.3



    2 Три одинаковых котла
    – это взаимозаменяемость их составных частей, существенное резервирование, достаточно широкий диапазон совокупной теплопроизводительности (высокий коэффициент рабочего регулирования). Если электропитание котла однофазное, то для повышения живучести котельной напрашивается подключить котлы к разным фазам.
    Диаметры трубопроводов, объединяющих как входы, так и выходы котлов, можно выбрать, ориентируясь на рекомендацию СП 41-101-95: “Площадь поперечного сечения коллектора должна быть не меньше чем сумма аналогичных площадей ответвлений”.
    Рассматривая объединение трёх и более одинаковых котлов путём организации попутного движения теплоносителя (с “петлёй Тихельмана”), я пришёл к следующему выводу: пропускная способность Kv участка коллектора перед вторым котлом и после предпоследнего котла должна быть не менее чем 3⋅(n – 1)⋅(Kv ветви котла), где n – количество котлов.

    Повальное увлечение установкой жаротрубных котлов уже много раз практически показало, что пристенное кипение на жаровой трубе и всевозможные отложения в котле обычно приводят к достаточно быстрому выходу из строя котлов этого типа. Более подробно на эту тему написано, например, в следующей статье:
    Среди водотрубных котлов наибольший интерес у меня вызвали котлы, разработанные для СЭСМП “Теплоуниверсал”. Конструкция собрана из труб минимальной номенклатуры DN. Возможна установка на котлы отечественных и импортных горелок.

    При выборе мощности котлов желательно учитывать следующее:


    Правила пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению в Российской Федерации,
    Приложение 2. Требования к оснащённости газоиспользующего оборудования теплоутилизирующим оборудованием, средствами автоматизации, теплотехнического контроля, учёта выработки и потребления энергоресурсов
    • Правила не распространяются на теплогенераторные мощностью до 100 кВт
    • измерение расхода газа на котёл не требуется для котлов с расходом газа до 40 м3/ч, то есть теплопроизводительностью
    • до 0,29 Гкал/ч (340 кВт)

    • измерение расхода воды через котёл не требуется, если до 115°С

    СП 89.13330.2016
    • Правила не распространяются на котельные с общей установленной мощностью менее 360 кВт
    • внутри производственных помещений допускается устанавливать котлы теплопроизводительностью до 2,15 Гкал/ч, не имеющие барабанов
    • на отводе газа к котлу теплопроизводительностью 0,86 Гкал/ч (1 МВт) и менее расходомерное устройство не требуется
    • для котельной теплопроизводительностью 2,6 Гкал/ч (3 МВт) и менее не требуется оперативная диспетчерская телефонная связь (ОДТС), командно-поисковая связь (КПС), городская телефонная связь (ГТС), радиофикация, электрочасофикация
    Для котлов с температурой воды выше 115°С:
    Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением
    • внутри производственных помещений допускается устанавливать котлы теплопроизводительностью до 2,5 Гкал/ч, не имеющие барабанов
    “Перед растопкой котла, работающего на газе, должна быть проверена герметичность закрытия запорной арматуры перед горелками в соответствии с действующими инструкциями”

    Кроме того, для котлов любой (?) теплопроизводительности:


    Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления

    “Перед растопкой котла из холодного состояния должна быть проведена при включенных в работу тягодутьевых механизмах предпусковая проверка плотности закрытия запорной арматуры перед горелками котла, включая общекотловой ПЗК котла, а также автоматическая проверка плотности закрытия ПЗК, установленных перед каждой горелкой котла”


    3 Горелка: мой выбор
    Если бы я выбирал блочную горелку, то взял бы горелку с механической связью между газовой и воздушной заслонками (с одним сервоприводом). Ну и соответственно топке – короткофакельную или длиннофакельную. Например, очень привлекательна горелка серии EK 9 G (“Elco”). Она подкупает настроечным механизмом подачи воздуха и газа: с помощью опорных штифтов и скользящих по ним "лыж" зависимость “угол поворота – теплопроизводительность” можно приблизить к линейной.

    EK-9.850_air.jpg EK-9.850_gas.jpg

    Во время наладки и эксплуатации будет меньше хлопот, если на горелке установлен не “менеджер горения”, а прибор попроще – “топочный автомат”. В случае использования горелки с “менеджером горения” иногда бывает желательно предусмотреть автоматическое выключение её электропитания при недопустимом отклонении давления газа.
    Сервопривод горелки должен быть “модулируемого” исполнения: с временем полного хода не менее 20 секунд. В режиме плавного изменения теплопроизводительности, в отличие от двух- и трёхпозиционного регулирования, температура поверхностей нагрева котла становится максимальной только в часы или дни его максимальной нагрузки, а не, скажем, каждые 5–10 минут. Это минимизирует механические напряжения в котле, уменьшает рост отложений на поверхностях нагрева со стороны воды, повышает КПД.
    Ещё “модулируемые” горелки позволяют при желании/необходимости получать от котла воду с максимально возможной температурой НЕПРЕРЫВНО.
    Это особенно важно, если
  • максимально возможная температура воды на выходе котла совпадает с максимальной температурой прямой сетевой воды по графику (например, и та, и другая – 95 градусов),
  • схема котельной двухконтурная, а максимально возможная температура воды на выходе котла незначительно превышает максимальную температуру прямой сетевой воды по графику (например, одна – 115 градусов, а другая – 105 градусов).

  • В тёплую погоду нагрузка отопления минимальна или отсутствует вовсе. В тёплую погоду также минимально и разрежение, создаваемое дымовой трубой. Несмотря на это, ступенчатые горелки время от времени работают на полной мощности и при этом создают в дымоходах избыточное давление уходящих газов. “Модулируемые” же горелки могут НЕПРЕРЫВНО работать с частичной нагрузкой, и при этом в дымоходах будет сохраняться разрежение.
    Горелка с “топочным автоматом” – это объект моей технической симпатии. Но когда-то мне довелось настраивать WM-G20/2-A с “менеджером горения” и частотным регулятором. Первоначально я её настроил с нарушением инструкции изготовителя. Зато мне тогда очень понравилось, как тихо работает вентилятор на малых нагрузках котла. Дело в том, что на котле с Qном=1 Гкал/ч оказалось достаточно 50% от частоты вращения 2900 об/мин для настроек “газ-воздух” вплоть до половины его теплопроизводительности. Даже при 0,7 Гкал/ч вентилятор ещё тихо работал (62% скорости).
    А на минимуме теплопроизводительности (0,2 Гкал/ч) радует то, что угол поворота воздушной заслонки – 8,6° (при желании есть куда уменьшать). Класс!
    моё сообщение на форуме АВОК

    При выборе типа горелки желательно учитывать следующее:

    К опасным производственным объектам не относятся сети газораспределения и сети газопотребления, работающие под давлением природного газа или сжиженного углеводородного газа до 0,005 МПа включительно.

    4 Котловой блок управления: мой выбор
    В качестве котлового блока управления я бы поставил два реле температуры: для выключения горелки при недопустимо высокой температуре воды на выходе котла (или в котле) и для выключения горелки при аварийно высокой температуре. Это может быть, например, простенький Vitotronic 100 KC3 (манометрические термореле). Плавное регулирование и каскадное управление я сделал бы как-нибудь отдельно (см. п.11).
    Для одиночного котла хорошо подходит Vitotronic 300 GW2. Он имеет два канала регулирования температуры (по температурным графикам). Есть и разъём 17А для подключения котлового датчика температуры обратки “Therm–Control”, и разъём 29 для подключения котлового насоса, и разъём 50 “Отказ”.

    5 Повышение живучести котельной
    Когда-то при первом знакомстве с блоками управления фирмы Viessmann меня раздражало то, что в красивых оранжевых корпусах для управления котельной предусмотрено не так уж много, как этого можно было ожидать. Типа, хочешь, чтобы у тебя автоматически включался резервный насос – покупай и устанавливай ещё какое-то устройство... Я рассуждал так. Вот мы пользуемся персональным компьютером. Даже если стоимость его невелика, он может выполнять множество операций в секунду. Так наверное, лучше сделать в котельной один щит со свободно программируемым контроллером, который и запрограммировать на выполнение всех требующихся действий.
    Моё мнение диаметрально изменилось всего лишь из-за того, что я увидел, как при перекрытии газа “родная” горелка котла Viessmann безо всякого трезвона просто-напросто выключается, а при появлении давления газа включается, как ни в чём не бывало.
    Кстати. Пропадание давления газа (недопустимое понижение давления) ничем не грозит ни котлу, ни людям, находящимся в котельной. Поэтому вполне логично, что после восстановления нормального давления газа горелка автоматически запускается.
    Так же и с электропитанием.

    Можно значительно повысить живучесть котельной, если разделить управление. Есть на входе или выходе насоса давление воды – он работает, нет – выключается. И это должно реализовываться местным щитом управления насоса, а не общекотельным блоком управления.
    Наиболее заметно повысить живучесть можно, если есть возможность применить однофазные электродвигатели. Сгорел клеммник электропитания общекотельного блока управления, или “просели” две фазы электропитания котельной, а котельная-то работает!
    Ещё об электропитании. Когда-то много лет назад я видел, что в одной котельной измерители-регуляторы 2ТРМ1 “зависали” после того, как “мигнул свет” (был переход на АВР). Думаю, такую проблему можно решить и для этих контроллеров, и для других, если поставить в щите ввода реле времени и задержать включение электропитания хотя бы на полминуты. А ещё лучше – поставить “монитор напряжения”.

    6 Запорно-регулирующая арматура на входах и выходах котлов
    На входах котлов установлены шаровые краны с электроприводом. У неработающих котлов эти краны закрыты. Управление – от разъёма “29”. Команда “Включение котлового насоса” – это открывание ДПЗ, “выключение” – закрывание. Для того, чтобы котлы прогревались проходящим через них теплоносителем, у этих шаровых кранов смонтирован байпас с дроссельной диафрагмой или трёхходовым краном под манометр 11б18бк (положение пробки – “рабочее”).
    На выходах котлов установлены дисковые поворотные затворы (ДПЗ, butterfly valves), предназначенные для настройки расхода воды через котёл. Желательно, чтобы в конструкции ДПЗ было уплотнение “металл – металл”. Иначе для монтажа ДПЗ с эластичным вкладышем (манжетой) потребуются воротниковые фланцы. ДПЗ следует установить так, чтобы его шпиндель располагался горизонтально.
    Расчётный расход воды через котёл (упрощённая формула):
    расчётный массовый расход, т/ч = максимальная теплопроизводительность котла, Гкал/ч ×1000 / (tвых.max – tвх.max)
    Например: Gк= 1000×1,8 Гкал/ч / (115 – 70) = 40 т/ч

    При одиночной работе каждого насос-котла необходимо с помощью токовых клещей, расходомера и ДПЗ, находящегося на выходе котла, выставить расход воды на уровне между “расчётной” величиной для котла и максимально допустимой величиной для насоса (сначала ближе к этой максимально допустимой величине).

    7 Применение насосов
    Во-первых, нельзя превращать насос в воздухосборник: размещать его нужно как можно ниже. Это сводит к минимуму вероятность кавитации, сухого хода, создаёт более подходящие условия для его обслуживания и ремонта. Идеальная ориентация для насоса “in-line” (в частности, с “мокрым” ротором) – это такая, при которой вода через него проходит снизу вверх.
    Во-вторых, для того, чтобы в любое время можно было снять/разобрать насос для ремонта (или отвезти его в мастерскую), следует применять одиночные (не сдвоенные) насосы. У сдвоенного для ремонта одного из насосов необходимо останавливать оба электродвигателя и разбирать всё на месте. Одиночный же насос можно без особых затруднений снять и отправить в мастерскую. К тому же одиночные насосы значительно более транспортабельны.
    В-третьих, жёсткая связка по гидравлике “насос-котёл” снижает живучесть котельной. Случилось что-то с котловым насосом – считай, что на один работоспособный котёл тоже стало меньше на какое-то неопределённое время. И наоборот.

    Для того, чтобы в случае выхода из строя одного насоса его мог заменить резервный, выходы насосов (входы котлов) нужно объединить:

    котловые насосы

    При нормальной ситуации блок управления каждого котла даёт команду на включение “своего” котлового насоса. Если этот насос выходит из строя, то или автоматика, или человек включают другой насос из числа неработающих в это время (если таковые есть, конечно).
    Автоматическое управление котловыми насосами – от схемы, которая после первого запуска насоса будет оставлять в работе хотя бы один котловой насос, если есть команда на включение насоса системы отопления (с использованием реле давления kpi35 или пары “ЭКМ плюс сигнализатор РОС–301Р/ САУ–М6”).
    В общем случае число включенных котловых насосов равно числу запущенных котлов.
    Схема электрическая – управление одним из трёх котловых насосов.jpg 74 кБ
    Схема электрическая – подключение реле протока.gif 10 кБ

    Если всё же вместо АВР котловых насосов сделан выбор в пользу создания пар “насос-котёл”, то желательно объединить выходы этих насосов хотя бы импульсной трубкой (через краны 11б18бк?) для того, чтобы неработающие котлы прогревались “входной” водой, а не водой, идущей с выхода работающего котла (протечкой через обратный клапан):

    котловые насосы


    Для случая с двумя одинаковыми котлами, у дроссельной диафрагмы или крана пропускная способность Kv должна быть больше чем величина, вычисляемая по формуле “относительная протечка ⋅ Kv ветви котла / Kv ветви нагрузки котлового контура”. Например, Kv диафрагмы > (0,001⋅200)⋅150/300, то есть Kv диафрагмы >0,1. Понятно, что в случае с тремя котлами требуется значительно более высокая Kv диафрагмы. Кстати, Kvs крана 11б18бк – порядка 0,8?
    Если предполагается, что во время эксплуатации будет возникать сравнительно быстрый рост нагрузки (например, из-за приточных установок или теплиц), то можно резервные жаротрубно-дымогарные котлы заранее прогревать водой, идущей через них в обратную сторону: с выхода на вход ("неплотный обратный клапан").

    Управление сетевыми насосами (насосами отопления):
    Схема электрическая – управление одним из трёх сетевых насосов.jpg 50 кБ
    Ещё о месте циркуляционного насоса в принципиальной схеме котельной. Если напор насоса сравнительно высокий: например, исчисляется десятками метров водяного столба, то для выбора места его установки необходимо рассмотреть, как складываются напоры на участках контура этого насоса с напорами других насосов. Установка насоса в подающем трубопроводе может потребоваться в таких случаях как недостаточно высокое допустимое давление воды на входе котла, у котельной две-три теплосети с одинаковым давлением обратной воды и т.п. В остальном же всё просто: насос должен или стоять в горизонтальном трубопроводе обратной воды (в нём более низкая температура воды), или качать воду снизу вверх (это наилучшее положение для выхода воздуха из насоса “in-line”).

    8 Применение трёхходовых клапанов

    Трёхходовой клапан и замыкающий участок
    Теоретически трёхходовой клапан можно установить в любом из четырёх узлов –

    Тепловая схема 2.1.1

    – регулирование расходов должно быть одинаковым (правила Кирхгофа). На практике же нужно выбирать место установки, учитывая некоторые факторы.
    Это было ещё в 2005 году. В одной “пусковой” котельной я столкнулся с выходом из строя сервоприводов трёхходовых поворотных клапанов, установленных на стороне греющей воды пластинчатых водоподогревателей. В каком-то положении сегмент клапана заедало (из-за перепада давления?), и стальные шестерни (прессованные?) ломали свои зубья...

    Если поворотный клапан оснащён сравнительно маломощным сервоприводом (без запаса по перепаду давления между портами), то такой клапан лучше использовать в режиме смешения:

    3-hod.povorotny.jpg

    В этом случае перепад давления воды будет чуть-чуть отжимать сегмент затвора от седла (сёдел), что значительно снизит нагрузку на сервопривод.
    Желательно, чтобы условная пропускная способность регулирующего трёхходового клапана (Kvs) имела величину около 4Gmax. Для линии перепуска (для “ножки” трёхходового клапана) нужно предусмотреть установку обратного клапана и переход на трубопровод меньшего диаметра. Совокупная пропускная способность обратного клапана и этого трубопровода должна быть (0,5–0,7)Kvs. При этом для получения малой величины Kv можно использовать не дроссельную диафрагму, так легко засоряющуюся, а трубу длиной несколько метров. Например, для получения Kv2 – трёхметровую стальную трубу DN15 (диаметр отверстия в эквивалентной дроссельной диафрагме – 8 мм).

    Трёхходовой клапан и водоподогреватель
    Желательно, чтобы Kvs регулирующего трёхходового клапана была не менее 2Kv калорифера или греющей стороны водоподогревателя. Дополнительное условие – “Kvs ≥ 4Gрасч”. Из этих двух условий следует, что желательный расчётный перепад давления у калорифера или греющей стороны водоподогревателя – не более 0,25 кгс/см2.

    Функция пропускной способности Kv
    Так может выглядеть график изменения совокупной Kv трёхходового поворотного клапана и водоподогревателя:

    Kv_sovokupn._s_3-hodovim_klapanom

    По мере открывания трёхходового клапана на водоподогреватель происходит понижение Kv контура котла, и соответственно уменьшается расход воды через котёл. В идеале при повышении нагрузки расход воды через котёл должен, наоборот, только увеличиваться. С целью приближения характеристики “угол поворота – Kv контура” к виду возрастающей функции нужно для линии перепуска (для “ножки” трёхходового клапана) предусмотреть переход на трубопровод меньшего диаметра Если это линия не перепуска, а подмеса (обеспечиваемого вторым насосом), то возможно, что дополнительно необходима установка в ней обратного клапана на случай выключения смесительного насоса. Совокупная пропускная способность обратного клапана и этого трубопровода должна быть не более Kv эксплуатируемого (загрязнённого) водоподогревателя. Чем она меньше, тем лучше приближение к виду возрастающей функции. Нижний предел зависит от минимально допустимого расхода воды в контуре котлов:

    Kv_drossel_nogki_rezultat_raschyota.png

    При этом для получения малой величины Kv можно использовать не дроссельную диафрагму, так легко засоряющуюся, а трубу длиной несколько метров. Например, для получения Kv2 – трёхметровую стальную трубу DN15 (диаметр отверстия в эквивалентной дроссельной диафрагме – 8 мм).

    Альтернатива трёхходовому клапану
    Что касается альтернативы трёхходовому клапану, то в моих размышлениях были такие ориентиры: отказаться от него и заодно сделать так, чтобы при увеличении тепловой нагрузки расход воды через котёл хотя бы не уменьшался.
    Думаю, что используя вместо трёхходового клапана шаровой кран и ДПЗ, эту задачу можно решить даже для последующего плавного регулирования:

    Тепловая схема двухконтурная

    ДПЗ выбирают с Kvs, находящейся в пределах одной-двух Kv нового (чистого) водоподогревателя. Шаровой кран выбирают с такой Kvs, чтобы обеспечить расход воды через один котёл при отключеннном (перекрытом) водоподогревателе в пределах 0,5–1 от “расчётной” величины. Сервопривод ДПЗ должен быть с временем поворота на 90 градусов раза в два большим чем время поворота шарового крана: кран будет работать одновременно с ДПЗ при поворачивании последнего в секторе 45÷80 градусов (на 45 градусах должен срабатывать дополнительный концевой выключатель).
    По графику видно, что при увеличении тепловой нагрузки (то есть при открывании ДПЗ водоподогревателя) монотонно растёт Kv. Так же будет увеличиваться и расход воды через котлы:

    Kvs регулятора в контуре котлов

    Схема электрическая – схема с парой “ДПЗ – шаровой кран”.png 3 кБ

    Для водоподогревателей двух нагрузок, например, отопления и ГВС:

    Тепловая схема двухконтурная

    Схема электрическая – схема “шаровой кран перепуска и два ДПЗ”.png 3 кБ

    Сочетание ДПЗ и “небольшого” трёхходового клапана позволило бы значительно упростить управление и повысить начальную Kv нагрузки:

    Kvs регулятора в контуре котлов


    Так появился трёхходовой “составной клапан”: соединение по схеме Вячеслава Штренёва .

    Составной клапан


    Пример результатов расчёта:

    Тепловая схема двухконтурная

    Для работы с водоподогревателем Kv 50...60 в результате расчёта выбраны трёхходовой поворотный клапан Kvs40 и ДПЗ Tecofi DN50 Kvs117. Вместо показанной на схеме дроссельной диафрагмы, так легко засоряющейся, желательно использовать трубу длиной несколько метров, например,четырёхметровую стальную трубу DN40: у неё будет Kv30.
    В данном случае величины пропускной способности соотносятся как 0,5 : 0,7 : 1 : 2. При выборе водоподогревателя с более высокой Kv (для более высокого расхода) это соотношение может стать несколько иным – например, таким: 0,1 : 0,2 : 1 : 6.
    Сервоприводы для “составного клапана” необходимо выбрать с одинаковым временем полного хода. Тогда у выхода для водоподогревателя характеристика “время хода сервопривода – Kv” будет довольно близка к равнопроцентной. Желательно, чтобы у ДПЗ не было эластичного вкладыша (манжеты): предпочтительно уплотнение “металл – металл”. В противном случае один из концевых выключателей сервопривода ДПЗ нужно будет настроить на срабатывание при закрывании до 15–20 градусов (остановка перед вхождением всего диска в манжету). Разумеется, в паре с трёхходовым клапаном вместо ДПЗ можно использовать двухходовой регулирующий клапан с равнопроцентной характеристикой.
    В подобных схемах можно использовать поворотный трёхходовой клапан при условии, что у водоподогревателя проектный перепад давления греющей воды находится в пределах 0,5 кгс/см2.

    “Составной клапан” подойдёт и для котельной с водоподогревателем ГВС:

    Составной клапан, два водоподогревателя

    Если в тепловой схеме “насос – котёл – водоподогреватель” Kv участка, общего для всех котлов (с водоподогревателем и регулирующим клапаном), сравнительно невелика (незначительно превышает Кv ветви котла), то при запуске добавляемого котла (ещё одного котла) расход воды через уже работающий котёл может значительно уменьшаться. Например, в схеме с тремя одинаковыми котлами запуск “второго” котла может привести к скачкообразному полуторакратному уменьшению расхода воды через “первый”, уже работающий котёл, а запуск “третьего” – к двухкратному.
    Пример при взгляде с другой стороны. Допустим, что в котельной три одинаковых насос-котла. При этом для котлового насоса допустимо увеличение расхода воды относительно расчётной величины только на 20%. Тогда Kv участка, общего для всех котлов, должна хотя бы в четыре раза быть выше Кv ветви одного котла.
    Nota bene. Это нетрудно вычислить по следующей формуле:

    formula_Kvobsh-Kvk.png

    где N – расчётное количество одновременно работающих котлов,
    b – множитель для проектного расхода воды через котёл: Gк(1)= b×Gк(N) .

    Явление скачкообразного уменьшения расхода воды через работающий котёл желательно учитывать при управлении теплопроизводительностью: с тем, чтобы не допускать чрезмерного выбега температуры воды на выходе котла. Во время пусконаладки котельной необходимо посмотреть, какую величину достигает расход воды через котёл, работающий “в одиночку” на один водопогреватель: не превышает ли она максимально допустимую для насоса? Действия в случае превышения: При одиночной работе насос-котла...
    В представленных здесь схемах с сетевым водоподогревателем трёхходовой клапан находится на стороне греющей воды. Причина в том, что установка его на стороне теплосети чревата некоторыми неприятностями.
    ▬ Пропускная способность Kv котельной в контуре теплосети будет зависеть от положения затвора трёхходового клапана.
    ▬ Большее содержание в сетевой воде оксидов железа и солей жёсткости (по сравнению с водой котлового контура) намного повысит вероятность заклинивания клапана.
    ▬ Средневзвешенный расход через водоподогреватель котловой воды станет выше, а сетевой воды – ниже. Соответствующее повышение температур поверхности нагрева вызовет интенсивный рост отложений.


    9 Приготовление горячей воды
    Для сглаживания пиков требуемой мощности скоростные водоподогреватели можно скомбинировать с емкостным (относительно небольшой мощности). Этот емкостной водоподогреватель может служить подпиточным баком при отключении ХВС:

    Тепловая схема



    Для “дыхания” емкостного водоподогревателя необходимо установить на нём соответствующее специальное устройство (или просто автоматический воздухоотводчик?).
    ПИД-регулятор путём плавного изменения температуры греющей воды поддерживает постоянной температуру воды на выходах скоростных водоподогревателей.
    То, что температура греющей воды устанавливается на минимально необходимом уровне, минимизирует образование отложений в водоподогревателях.
    А можно ли у “333”-го канал “контур отопления” использовать для плавного регулирования температуры воды ГВС или температуры воды на входах котлов? По логике, если бы можно было каналу М2 задать один температурный график, а каналу М3 – другой, то без проблем. В техническом описании девайса (РЭ) написано, что “изменение наклона и уровня отопительной характеристики выполняется для каждого отопительного контура по отдельности”. Тогда следующий шаг – минимизация зависимости заданной температуры, к примеру, контура M3 (теперь это – температура ГВС) от температуры наружного воздуха. Если выставить заданную температуру помещения 20°С, уровень “отопительной характеристики” +30, а наклон “отопительной характеристики” 0,2 , то при tнв=+20°С заданная температура контура будет 50°С, а при tнв= –28°С – где-то 58°С.

    Команду включения насоса греющей воды можно взять с разъёма 20M3, а циркуляционного насоса ГВС – с разъёма 28 (кодировка “73:7”).

    Живучесть котельной существенно повышается благодаря возможности подпитки из емкостного водоподогревателя в случае прекращения водоснабжения. При этом всего лишь потребуется открыть кран на входе подпиточного насоса и включить этот насос.

    Для случая, когда используется “маленький” скоростной водоподогреватель, рассчитанный на среднесуточную нагрузку, и “большой” емкостной водоподогреватель –

    Если в системе ГВС используется бак-аккумулятор, то для того, чтобы автоматизировать его заполнение в ночные часы, удобно воспользоваться имеющейся у Vitotronic 333 возможностью задания “программы выдержек времени для работы циркуляционного насоса” –
    Дроссельная диафрагма изображена на циркуляционном трубопроводе ГВС условно. На самом же деле, дроссельные диафрагмы должны быть установлены в циркуляционных трубопроводах потребителей.
    Схема подключения САУ–М6 аналогична схеме управления соленоидным клапаном подпитки.

    Известно, что максимальная часовая тепловая нагрузка ГВС по будням превышает её часовую величину, усреднённую за сутки, что называется, “в разы”. Несмотря на это, зачастую при проектировании котельной её установленную тепловую мощность принимают равной сумме расчётных нагрузок отопления, вентиляции и какой-то значительно усреднённой нагрузки ГВС. Но если соответственно этой усреднённой нагрузке ГВС выбрать и всё остальное (тепловую схему, оборудование), то, как следствие, во время максимальной нагрузки ГВС температура горячей воды будет ниже нормы. Выходов из этой ситуации два: аккумулирование тепла на нужды ГВС, аккумулирование тепла для отопления. Если есть возможность использовать теплоаккумулирующую способность зданий, то второй путь решения может стать предпочтительным. В этом случае необходимо, во-первых, заменить, как минимум, скоростной водоподогреватель ГВС с увеличением его расчётного теплового потока до реально необходимой величины, а во-вторых, создать приоритет нагрузки ГВС. Один из вариантов такого приоритета может быть реализован в тепловой схеме с предвключенным скоростным водоподогревателем ГВС:

    Схемы с предвключенным водоподогревателем ГВС

    Скорее всего, при этом потребуется выполнить следующие условия:
    водоподогреватель отопления изготавливается в расчёте на сравнительно низкий температурный напор – значительно ниже того, который можно создать в данной котельной при максимально возможной температуре воды на общем выходе котлов;
    максимально возможная температура воды на общем выходе котлов достаточно высока для использования всей установленной тепловой мощности в час, когда суммарная нагрузка ГВС и отопления равна ей или превышает её;
    для потребителя приемлемы отклонения от “бумажного” отопительного температурного графика: как понижение температуры подачи, происходящее в часы высокой нагрузки ГВС, так и её повышение в остальное время суток (для компенсации временных “недотопов” регулятору прямой сетевой воды должен быть задан повышенный температурный график).
    Скриншот страницы в Excel с шаблоном моего расчёта предвключенной схемы (водоподогреватель ГВС, водоподогреватель отопления, трёхходовые клапаны) –

    П р и м е ч а н и е – В этих схемах при водоподогревателях также можно использовать вышеописанный “составной клапан”.

    Интересный вариант – схема с предвключенным водоподогревателем ГВС, у которого со стороны греющей воды стоит “свой” насос. В комбинации с этим можно сделать зависимое присоединение теплосети отопления:

    Схема с предвключенным водоподогревателем ГВС и частотником

    Благодаря тому, что контур котлов является короткозамкнутым (краны на замыкающем участке всегда открыты), можно использовать водотрубные котлы с простыми насосами. Некоторое непостоянство расхода воды через котёл будет приемлемо: это или увеличение расхода из-за насоса греющей воды (при недостаточно высоких параметрах режима теплогенерации: количестве запущенных насос-котлов и температуры воды на их выходах), или несущественное уменьшение расхода воды через уже работающий котёл из-за запуска ещё одного насос-котла (несущественное, если запуск – “опережающий”, до развития ранее описанной ситуации).

    П р и м е ч а н и е – Для увеличения межпромывочного интервала времени водоподогревателя ГВС желательно дополнить его регулятором температуры греющей воды: Водоподогреватель ГВС с регулятором температуры греющей воды.

    Вообще, делать водоподогреватель ГВС предвключенным следует всегда, когда максимально допустимая рабочая температура воды на выходе котла достаточно высока для этого. Требуемую температуру воды на общем выходе котлов вычисляют, прибавляя к обычным требованиям разность температур, которая будет на замыкающем участке из-за нагрузки ГВС: Δt = QГВС×1000 / Gк , где Gк – расход воды в контуре котлов.

    hW_(ZU)_&_predvkl_GVS.png

    10 Регулирование температуры сетевой воды
    Будет намного удобнее, если регулятор температуры сетевой воды отопления, управляющий трёхходовым клапаном (или парой ДПЗ), станет поддерживать по температурному графику температуру не прямой сетевой воды, а среднеарифметическое значение (tпр.зад+tобр.зад)/2. Эта величина – практически то же самое что и “средняя температура отопительного прибора” (если представить себе каждого подключенного к теплосети потребителя как один отопительный прибор). В этом случае можно заниматься регулировкой гидравлических режимов, то есть “поджимать” ветви там, где требуется – в ходе этого регулятор сам скорректирует температуру прямой сетевой воды (повысит её).
    К этой мысли я пришёл уже не первый, достаточно будет сослаться хотя бы на следующую статью:
    Для реализации этого с Vitotronic 333 необходимо использовать не один, а четыре накладных датчика “температуры подачи отопительного контура” – по два на подающем и обратном трубопроводах, соединив их параллельно-последовательно.
    Такое регулирование может быть востребовано и просто при нестабильной тепловой нагрузке – при отоплении, совмещённом с ГВС и вентиляцией.
    Поддержание величины (tпр.зад+tобр.зад)/2 эквивалентно поддержанию “обобщающего температурного параметра П” в следующем виде:
    П = tпр.зад + tобр.зад
    Когда я делал свою дипломную работу , то пришёл к выводу, что при теплоснабжении потребителей, в тепловых пунктах которых имеет место двухступенчатое последовательное подключение водоподогревателей ГВС, целесообразно уменьшить коэффициент при “tпр.зад” до 0,3-0,1 , приближаясь к регулированию “по обратке”:
    П = 0,1·tпр.зад + tобр.зад
    Мера уменьшения коэффициента ограничивается из-за потери устойчивости регулирования, появления раскачки.

    11 Управление режимом теплогенерации
    Здесь речь пойдёт об оптимизации количества запущенных котлов и температуры воды на их выходах.

    Вариант I. Управление теплогенерацией «по возмущению», с завышением двух параметров: во-первых, быстродоступной теплопроизводительности запущенных котлов (завышение будет из-за того, что запуски котлов будут “опережать” понижение tнв), а во-вторых – температуры воды на их выходах.
    Если заранее известен характер будущего изменения тепловой нагрузки (отпуск тепла, требуемые температуры сетевой воды), то регулирование температур в контуре котлов можно свести к простому поддержанию заданной температуры воды на общем выходе котлов по соответствующему температурному графику. Предварительно необходимо произвести некоторые расчёты. В частности, для случая, когда расход воды бывает только через запущенные котлы, нужно вычислить требуемое количество запущенных котлов и величины требуемой температуры воды на их выходах. Этими вычислениями должна учитываться и минимально допустимая температура воды на входах котлов. В итоге нужно принять удобную для регулирования форму диаграммы-линии заданной температуры воды на общем выходе котлов. При желании можно подстраховаться на случай автоматического запуска котельной с “холодной” теплосетью: дополнить регулятор температуры сетевой воды электрической схемой, уменьшающей отпуск тепла при недопустимо низкой температуре воды на входах котлов.
    Теперь о границах задания температуры воды на выходах котлов. Верхняя граница – это “расчётная” температура по проекту котельной. Конечно же, можно сделать её постоянным заданием. Тем самым была бы создана возможность для отпуска всего доступного тепла запущенных котлов в любой момент времени, да ещё и при простейшем регулировании. Но поддержание этой сравнительно высокой температуры воды на выходе котла приведёт к некоторому понижению его КПД и будет способствовать росту отложений на его поверхностях нагрева со стороны воды. Соответственно, это нежелательно делать без особой необходимости.
    Нижняя граница – это требуемая температура воды на выходах котлов. Она является функцией минимально допустимой температуры воды на входе котла и требуемой температуры прямой сетевой воды. При расчёте по схеме с сетевым водоподогревателем нужно учитывать ещё и требуемый температурный напор.
    Как известно, величина отопительной нагрузки зависит от температуры наружного воздуха. График требуемой температуры воды на выходах котлов, работающих на отопительную нагрузку, может выглядеть как ломаная линия. Её вид в значительной мере зависит от требуемого количества котлов. Например, в короткозамкнутом котловом контуре для единственного котла этот график может быть таким:

    t_vihoda_kotla.gif

    А здесь показано, каким может быть этот график для трёх одинаковых котлов, имеющих котловые насосы (в контуре котлов расход воды ступенчато изменяется):

    t_vihoda_kotlov.gif

    У автоматики регулирования каждого котла должна быть функция уменьшения теплопроизводительности (выключения горелки) в случае превышения величины максимально допустимой температуры воды на выходе котла.

    По вышеприведённому графику для трёх котлов видна возможность задания температуры в виде полого опускающейся прямой линии:

    t_vihoda_kotlov_115_103.gif

    В рассматриваемом случае эта возможность возникла благодаря тому, что минимально допустимая температура воды на входах котлов на 10 градусов ниже расчётной температуры обратной сетевой воды.
    Очевидно, что выше изображено три совершенно разных графика. Даже прямолинейный график температуры котлового контура, построенный над графиком требуемой температуры на выходах котлов, и “крутопадающий” температурный график прямой сетевой воды (отопительный температурный график) с ростом tнв монотонно отдаляются друг от друга: разность их ординат увеличивается. Но некоторые изготовители каскадных контроллеров, наверное, просто по наитию пришли к решению вводить в настройках эту разность в виде постоянной величины. Её называют “дифференциал”, “дельта”, “температура коррекции” и т.п. К сожалению, такое “регулирование по дельте” может привести к работе котлов с максимальной tвых, когда это вовсе не требуется, к запуску “лишних” котлов или к недопустимо низкой tвх котлов.
    На следующей диаграмме показано, как это происходит. Чёрные линии – требуемая температура воды (минимальная рабочая) на выходах котлов:
    чёрная сплошная линия – при работе трёх котлов,
    штриховая линия “зуба” посередине – при работе двух котлов,
    правый “зуб” – при работе одного котла.
    Допустим, что наладчик выбрал “дельту” 25 градусов. Видно, что с такой величиной даже в начале отопительного сезона обеспечивается и минимально допустимая tвх котлов, и заданная температура прямой сетевой воды (правые концы красной линии и чёрной совпадают). Но, во-первых, достигается это путём запуска в работу всех трёх насос-котлов (по теплопроизводительности достаточно было бы одного). Во-вторых, при дальнейшем похолодании tвых котлов будет избыточно высока (см. среднюю область диаграммы):

    t_vihoda_kotlov_delta.gif


    Возможен ещё один простой вид управления теплопроизводительностью. Каждый котёл поддерживает на своём выходе постоянную температуру в некотором интервале tнв. Количество работающих котлов определяется нагрузкой и привязывается к температуре наружного воздуха. Например, при tнв от +8 до +3°С работает один котёл, при tнв от +3 до –12°С работает два котла, ниже –12°С – три котла.
    Пару раз за отопительный сезон можно и вручную изменить заданную температуру воды на выходах котлов – повысить зимой, например, со 105 на 115°С (при соответствующем понижении tнв), а при потеплении понизить обратно:

    t_vihoda_kotlov


    Пример оперативной режимной карты теплогенерации: Таблица загрузки котлов.png 3 кБ

    Когда отопительная нагрузка присоединена к котлам через водоподогреватель, график требуемой температуры воды на общем выходе котлов также может иметь вид ломаной линии. Примерный вид этого графика у простейшей тепловой схемы (с её ярко выраженной особенностью “больше работающих котлов – меньше расход воды через котёл”):

    t_vihoda_kotlov_nezavisimoe.png

    Здесь видно, что регулирование температуры воды на общем выходе котлов можно выполнять и по единому прямолинейному графику (красная линия). Но тогда задание температуры будет неизбежно завышено (в этом частном случае до 7 градусов при tнв= –15°С). Правда, просматривается возможность немного опустить эту красную линию, сместив вниз её правый конец. Вследствие этого нужно будет запускать “второй” котёл при более высокой температуре наружного воздуха – с началом отопительного сезона (нагрузка котлов выше 30%):

    t_vihoda_kotlov_nezavisimoe_115_78.png

    Как я уже писал в конце п.8, тепловой схеме “насос – котёл – водоподогреватель” может быть свойствен выбег температуры воды на выходе котла. Теперь же уместно отметить, что повышение tнв запуска добавляемого котла (“опережающий” запуск) способствует уменьшению этого выбега (запуск добавляемого котла происходит при меньшей теплопроизводительности уже работающего котла).
    Впрочем, то, что само напрашивается для тепловой схемы “насос – котёл – водоподогреватель”, так это оснащение котловых насосов частотно-регулируемым электроприводом. При этом для котлов любого типа возможен сравнительно простой вид регулирования: поддержание постоянного расхода воды через котёл. Но технологическим идеалом стало бы поддержание постоянного соотношения “теплопроизводительность котла – расход воды через него”. Уменьшение расхода воды через котёл относительно номинальной величины обычно допустимо для котлов, имеющих простейшую “схему циркуляции”: чугунных секционных (с подовой горелкой), жаротрубно-дымогарных и т.п. По крайней мере, изготовители жаротрубно-дымогарных котлов обычно не запрещают значительное уменьшение расхода воды через котёл относительно номинальной величины. С таким регулированием расхода график требуемой температуры воды на выходах котлов мог бы принять следующий вид:

    t_vihoda_kotlov_nezavisimoe_&chastotniki.gif

    Повысив при этом задание для регулятора температуры воды на входах котлов до “расчётной” величины, можно реализовать температурный режим, благоприятный для поверхностей нагрева котла: постоянство температур воды на его входе и выходе.


    Для повышения устойчивости регулирования можно во время пусконаладки несколько сузить диапазон изменения расхода воды через котёл: например, за минимум принять соотношение “30% теплопроизводительности котла – 50% расхода воды через него” (указаны проценты относительно проектных величин).
    В аппаратном отношении было бы проще вместо использования ПИД-регулятора расхода поддерживать “частотником” постоянную разность температур воды на выходе и входе котла. Но я предполагаю, что тогда будут ещё более благоприятные условия для возникновения автоколебаний...
    Ну и, наверное, самое простое – это ПИД-регулятором горелки поддерживать постоянную разность температур воды на выходе и входе котла: например, Δt=25°С, а команды “повысить t выхода котла”, “понизить t выхода котла” подавать “частотнику” котлового насоса на входы “повысить частоту” и “понизить частоту”:

    t_vihoda_kotlov_nezavisimoe_&chastotniki_raschyot.png


    В этой электрической схеме для уменьшения выбега температуры воды на выходе котла команда “понизить t выхода котла” подаётся и на “блок управления горелки” как команда “понизить теплопроизводительность”. В зависимости от того, как в “блоке управления горелки” организовано влияние на теплопроизводительность, может иметь место её неравномерное уменьшение (по времени) при подаче непрерывной команды “понизить теплопроизводительность”: сначала медленное, потом быстрое. Тогда необходимо будет сделать так, чтобы при одновременном уменьшении теплопроизводительности котла и расхода воды через него скорость уменьшения теплопроизводительности была не меньше скорости уменьшения расхода воды. В простейшем случае для этого может оказаться достаточным во время наладки настроить “время полного хода” частотного регулятора большим по сравнению со временем полного хода сервопривода топливной заслонки хотя бы в полтора раза. Например, непрерывная команда поворачивает топливную заслонку от положения “открыто на 60 градусов” до положения “открыто на 25 градусов” за 10 секунд. Тогда соответствующее понижение частоты (например, с 50 герц до 20) должно происходить за 15 секунд (2 герца в секунду).

    В заключение о реализации управления «по возмущению». Какой же контроллер каскадного управления водогрейными котлами стоило бы изготавливать серийно? Например, такой: “теплоконтроллер Теба”

    Управление режимом теплогенерации
    Вариант II. Регулирование «по отклонению», без умышленного завышения параметров режима теплогенерации. Человек или автоматика приводят к требуемым величинам количество запущенных котлов и температуру воды на их выходах “вдогонку”.
    При составлении алгоритма этого управления можно воспользоваться следующими правилами. Увеличение теплопроизводительности (повышение заданной температуры воды на выходах котлов, поочерёдный запуск добавляемых котлов) – при появлении (наличии) хотя бы одного из сигналов:
    1 “температура воды на входах котлов низкая”,
    2 “температура сетевой воды низкая”.
    Если в течение часа не было ни одного из вышеупомянутых сигналов: постепенное понижение заданной температуры воды на выходах котлов (на 1–2 градуса в час) с последующей остановкой одного котла.


    12 Автоматизация подпитки

    Подпитка теплосети

    Для “обычной” подпитки – компенсации более-менее стабильной утечки и поддержания номинального давления обратной сетевой воды, например, 3,5 кгс/см2 – можно применить прямоходный регулирующий клапан с равнопроцентной характеристикой (или регулирующий шаровой кран), управляемый ПИД-регулятором (ТРМ32 с его S-параметром).
    Для аварийной подпитки (при быстро увеличивающейся или большой утечке) можно поставить шаровой кран с электроприводом. Его включение (открывание) можно настроить, например, на порог 3 кгс/см2, выключение (закрывание) – на 3,2 кгс/см2. Это можно сделать с помощью пары “ЭКМ и сигнализатор РОС–301Р/ САУ–М6”.
    Схема электрическая – управление соленоидным клапаном подпитки.png 3 кБ
    По сравнению с известной схемой (два реле на 220 В) у связки “ЭКМ и сигнализатор РОС–301Р/ САУ–М6” есть существенные преимущества: электробезопасность ЭКМ, нечувствительность к дребезгу его контактов, ничтожная нагрузка на эти контакты, исключающая их обгорание.

    В ситуации, когда давление обратной сетевой воды начнёт превышать заданную величину, желательно формировать для регулирующего клапана непрерывную команду “закрыться”.

    Подпитка системы отопления административного здания
    (утечки теплоносителя несущественны, шум допустим)

    В этом случае в качестве исполнительного органа, открывающего подпитку, можно использовать соленоидный клапан. В простом варианте для его включения можно применить реле давления kpi35. Для удобства настройки порогов включения и выключения подпитки можно использовать пару “ЭКМ плюс сигнализатор РОС–301Р/ САУ–М6”.
    Ограничить подпитку при разрыве системы отопления можно, например, поставив последовательно с соленоидным клапаном “трёхходовой кран под манометр” 11б18бк. На случай их ревизии-ремонта и для быстрого заполнения системы необходимо сделать общий байпас с шаровым краном.

    Подпитку от автоматической водоподготовительной установки, имеющей в своём составе расходомер (счётчик воды), следует выполнять способом “ВКЛ – ВЫКЛ”: полностью открыть – полностью закрыть.

    Тепловая схема включения вакуумных деаэраторов периодического действия (Spirovent, Servitec и т.п.) для деаэрации и сетевой, и подпиточной воды:

    teplomeh.shema_Spirovent.png

    Буферная ёмкость по своей конструкции аналогична нижеописанному напорному теплоаккумулятору. Возможна горизонтальная установка этой ёмкости. Её объём должен быть больше рабочего объёма деаэратора.


    13 Твердотопливный котёл и предвключенный теплоаккумулятор

    При работе бытового котла естественным теплоаккумулятором является отапливаемое здание и то, что в нём находится. Но поскольку во время топки котла дровами и углём генерируемая им тепловая мощность может часами превышать мощность, требуемую для системы отопления, то во избежание “перетопа” или закипания воды желательно включить в тепловую схему хоть какой-то теплоаккумулятор. Далее рассмотрим использование напорного водяного теплоаккумулятора (со стратификацией).
    Широко известна тепловая схема “ТТ + ТА”, в которой котёл, теплоаккумулятор и потребитель тепла соединены параллельно. Схема представляет собой два контура со своими насосами, имеющие общий участок – теплоаккумулятор (ТА). Этот участок является замыкающим (как “гидравлическая стрелка”). Если расход воды в контуре системы отопления выше чем в котловом, может произойти то, что у “гидравлической стрелки” называют опрокидыванием потока – перепуск обратной воды в подачу. У ТА это была бы “разрядка”, если бы он был предварительно “заряжен”. Конечно же, во избежание этого явления можно изначально задаться завышенным расходом воды в котловом контуре. Но впоследствии в случае какого-либо изменения системы отопления с повышением её пропускной способности (например, из-за её расширения) вновь возникнет угроза нештатного понижения температуры подачи системы отопления.
    Особенность предлагаемой схемы состоит в том, что ТА становится предвключенным по отношению к системе отопления на время своей зарядки. Благодаря автоматике регулирования при розжиге и прогреве котла остывший ТА “заряжаться” не будет – в первую очередь теплоноситель пойдёт к водоподогревателю и в систему отопления:

    Схема с предвключенным теплоаккумулятором

    Разрядка ТА выполняется насосом, установленным в его ветви и специально включаемым. При разрядке произойдёт лишь небольшое понижение расхода воды через котёл: остывающий котёл (пока не выключился его насос) и ТА – оба будут отдавать тепло системе отопления. Так как разрядка ТА запускается автоматикой, то вышеупомянутый паразитный перепуск, вызывающий нештатное понижение температуры подачи системы отопления, просто невозможен.

    Описание работы автоматики регулирования (помимо котловой)
    Электронный ПИД-регулятор правого по схеме трёхходового клапана поддерживает температуру воды на выходе этого клапана по отопительному графику, на который спроектирована система отопления.
    Левый по схеме трёхходовой клапан управляется поочерёдно двумя электронными ПИД-регуляторами (это может быть два канала одного ТРМ32) и поддерживает температуру воды на выходе этого клапана по повышенному отопительному графику или по его излому. Переключение сервопривода с канала “ТºОТОП.” на канал “ТºГВС” происходит при температурах наружного воздуха выше температуры точки излома (ТРМ1), одновременно с пуском насоса греющей воды емкостного водоподогревателя.
    В случае недопустимо низкой температуре воды на входах котлов приоритетным режимом работы для обоих трёхходовых клапанов становится её повышение. На сервопривод левого трёхходового клапана подаётся непрерывная команда “открыть прямой ход”, а на сервопривод правого – прерывистая (импульсы) “закрыть прямой ход” (открыть подмес).
    Дополнительно для трёхходового клапана системы отопления нужно предусмотреть управление с ещё более высоким приоритетом. При повышении температуры воды на выходе твердотопливного котла до аварийно высокой величины (например, до 100 градусов) на сервопривод этого клапана должна пойти непрерывная команда “открыть прямой ход на систему отопления” (закрыть подмес).
    Насос теплоаккумулятора выключается, когда температура “t выхода котлов” становится больше чем “t верха ТА”.
    Насос теплоаккумулятора включается, когда температура “t выхода котлов” становится меньше чем “t низа ТА”, а у левого по схеме трёхходового клапана полностью открыт прямой ход.

    14 Электрокотёл и теплоаккумулятор

    Тепловая схема с электрокотлом, который заряжает теплоаккумулятор во время ночного понижения цены электроэнергии:

    teplomeh.shema_14.3.png

    А здесь эскизно изображено, каким должно быть внутреннее устройство водяного напорного теплоаккумулятора. Для устойчивости стратификации можно “набить” его кожух какими-нибудь тонкостенными трубами соответствующей термостойкости:

    TA_shtrenyov

    Расчёт максимального количества малых окружностей, вписываемых в большую: planetcalc.com

    How many circles of radius r fit in a bigger circle of radius R


    the Peace of "I",

    Вячеслав Штренёв


    Статьи на этом же сайте:
    Гидравлическая стрелка
    Вместо гидравлической стрелки: труба обычная, 1 м/с
    Увеличение работающего объёма у мембранного расширительного бака
    Контроллер каскадного управления котлами “теплоконтроллер Теба”