Общеизвестно, что чем ниже температура воды, тем медленнее идёт накипеобразование на омываемых ею поверхностях. Поддержание температуры греющей воды на минимально необходимом уровне – это отличный способ увеличения продолжительности межпромывочного интервала времени у водоподогревателя ГВС.

Рассмотрим АИТП в двухтрубной системе теплоснабжения с совмещённой нагрузкой. Для приготовления горячей воды там может быть установлен водоподогреватель, рассчитанный на температуру греющей воды не 70ºC, а например, 65. Но без дополнительного насоса минимально достижимая величина температуры подачи греющей воды – это температура обратной воды системы отопления. При расчётной температуре наружного воздуха она довольно высока: 70ºC. А вот в более тёплое время, когда она становится, например, 65ºC и меньше, появляется явная возможность понизить и температуру подачи греющей воды.

Думаю, что как при сравнительно высоких температурах прямой сетевой воды, так и во время действия “излома” изменение температуры подачи греющей воды можно выполнять с помощью пары регулирующих клапанов. Это двухходовой клапан и трёхходовой разделительный, работающие синхронно:

В зависимости от положений регулирующих клапанов водоподогреватель здесь может плавно переходить от параллельной схемы подключения к завключенной и обратно.

Предполагаемая работа

В случае полного отсутствия нагрузки ГВС (например, ночью и без циркуляции) регулирующие клапаны займут такие положения, при которых в результате смешения будет получаться греющая вода с температурой чуть выше заданной температуры нагреваемой, например, 60ºC (температурный напор около нуля). При возникновении нагрузки ГВС двухходовой клапан начнёт плавно открываться. Одновременно трёхходовой клапан начнёт перенаправлять обратную воду системы отопления в линию перепуска. Отмечу, что в ходе движения трёхходового клапана пропускная способность участка “обратный вывод АИТП – обратный вывод системы отопления” будет изменяться незначительно: дестабилизирующее влияние на работу системы отопления будет довольно слабым.

Пример прикидочного расчёта

Исходные данные:

Результаты при температуре наружного воздуха “+8ºC”

Минимальный расход сетевой воды – 6 м³/ч.

В положении “40%” регулирующие клапаны обеспечивают температуру греющей воды “65ºC” при её расходе “10 м³/ч”. При этом расход сетевой воды – 15 м³/ч. На графиках видна возможность повышения температуры греющей воды с одновременным увеличением её расхода.

Результаты при температуре наружного воздуха “–3ºC” (в точке излома)

Минимальный расход сетевой воды – 21 м³/ч.

Тепловой поток “0,3 Гкал/ч” регулирующие клапаны обеспечивают в положении “50%” (температура греющей воды – 63ºC, её расход – 12 м³/ч). При этом расход сетевой воды – 29 м³/ч. На графиках видна возможность повышения температуры греющей воды с одновременным увеличением её расхода.

Результаты при температуре наружного воздуха “–27ºC” (при расчётной температуре)

Минимальный расход сетевой воды – 22 м³/ч.

Минимальная температура греющей воды – 70ºC (при расходе “10 м³/ч”). На графиках видна возможность повышения температуры греющей воды с одновременным увеличением её расхода.

Что касается летнего сезона, то понятно, что тогда уже не будет “разбавляющей” обратной воды системы отопления. И “напорной” будет одна лишь прямая сетевая вода с температурой 70ºC. Для этого случая поверочный расчёт водоподогревателя показывает, что тепловой поток “0,3 Гкал/ч” возможен при расходе греющей воды “7 м³/ч”. При “летнем” перепаде давления сетевой воды, например, “0,25 кгс/см²”, такой расход достижим открытием двухходового регулирующего клапана наполовину.

Пропускная характеристика двухходового клапана должна быть линейной. Желательно, чтобы сервопривод этого клапана имел такой концевой выключатель, у которого замкнуты деталь-контакты в закрытом положении (“0%”). В этом положении количественное регулирование будет переходить на трёхходовой клапан:

Вместо дополнительного концевого выключателя можно задействовать электронное реле температуры. Его датчик температуры должен быть врезан в трубопровод Т2 (выход обратной воды из схемы смешения):

Время полного хода у этих двух сервоприводов должно быть одинаковым.

Для ПИД-регулятора заданием может служить величина температуры горячей воды (например, “60ºC”).

В процессе ПИД-регулирования с безрефлексными командами-импульсами “открыть” и “закрыть” будет происходить рассогласование положений клапанов. Другими словами, положения, одинаковые до регулирования, перестанут совпадать после некоторого чередования команд. Реле времени, удлиняющее импульсы, будет это значительно усугублять. Но я считаю, что особого значения это явление не имеет.

P.S. В рассмотренном примере, судя по всему, оптимальная условная пропускная способность двухходового клапана – не 40, а 25.

P.P.S. Понятно, что в АИТП такого рода каждые сутки происходит значительное понижение расхода сетевой воды. Соответственно возникает “спихивание” избыточного тепла соседним потребителям, не имеющим регуляторов.

Ну, а если при модернизации одного теплового пункта не предусматривается установка в “соседних” ИТП регуляторов перепада давления, то можно пойти по пути сохранения стабильности гидравлического режима теплосети: