Выбор узлов регулирования для различных потребителей теплоты в системах теплоснабжения
Данная статья написана в ответ на публикацию [1] и последовавшую за ней публикацию [2] в журнале «АВОК», в которых авторы обсуждают необходимость использования насосов, двух- или трехходовых клапанов в узлах обвязки калориферов приточных установок. Не совсем корректным является то, что авторы не приводят описания принципов действия рассматриваемых ими схем регулирования. А ведь на базе двух- и трехходовых клапанов можно построить большое количество разнообразных узлов, каждый из которых обладает особыми свойствами, преимуществами в одних случаях и недостатками в других. Грамотный выбор можно осуществить при комплексном анализе ситуации, для которой предлагается та или иная схема обвязки. Цель данной статьи – показать многообразие вариантов узлов регулирования различных потребителей теплоты в системах теплоснабжения и определить случаи их рациональной установки. В конце данной статьи рассмотрены ошибочные, с моей точки зрения, утверждения, встречающиеся в публикациях [1] и [2].
Любая схема системы теплоснабжения представляет собой комплекс установок, различного инженерного оборудования источника теплоты и ее потребителей, находящихся в постоянно изменяющейся тепловой и гидравлической связи и оказывающих взаимное влияние друг на друга. При этом различные системы потребителей в эксплуатационных условиях в значительной мере различаются между собой по параметрам используемого теплоносителя (температура, давление, расход) и пределам их изменения, а также по продолжительности периода их функционирования. В тоже время к параметрам и качеству используемого теплоносителя предъявляет различные требования оборудование, устанавливаемое как на источнике теплоты, так и у ее потребителей. При выборе узлов регулирования для обвязки систем теплопотребления основная задача заключается в том, чтобы в изменяющихся условиях эксплуатации выполнить требования как источника теплоснабжения, так и систем теплопотребления, а также защитить их от аварийного повышения параметров теплоносителя. Рассмотрим подробнее требования, предъявляемые к параметрам теплоносителя со стороны генераторов теплоты (табл. 1). Частично этот вопрос затронут автором в статье [2], в табл. 1 список типов источников теплоснабжения несколько расширен.
Таблица 1. Требования к параметрам теплоносителя со стороны источника теплоты
1. Водогрейные котельные на базе «традиционных» котлов*
1. Требование к минимальной температуре теплоносителя на входе в котельный агрегат. Является условием защиты поверхностей нагрева от образования коррозионно-активного конденсата со стороны дымовых газов. 2. Требования к минимальному расходу теплоносителя, циркулирующего через котел. Является условием защиты теплообменных поверхностей от перегрева. Данные требования не являются обязательными для всех котлов данной категории и зависят от их конструктивного исполнения, типа сжигаемого топлива и других факторов и устанавливаются производителем данного оборудования
2. Водогрейные котельные на базе конденсационных котлов
В отличие от котлов “традиционного” исполнения в данном случае наиболее выгодным является подача теплоносителя в котельный агрегат с возможно меньшей температурой с целью создания необходимых условий для образования конденсата и соответственно повышения КПД использования топлива
Требование к максимальной температуре теплоносителя, возвращаемого на ТЭЦ. Также как и в случае использования конденсационных котлов, со снижением температуры теплоносителя, возвращаемого на ТЭЦ, КПД станции возрастает
* Под “традиционными” понимаются котлы, не использующие теплоту конденсации водяных паров отходящих дымовых газов.
Характеристики различных систем теплопотребления, тепловых нагрузок сведены в табл. 2.
Таблица 2. Характеристика систем теплопотребления**
Характеристика
1. Система вентиляции
1. Максимальная температура греющего теплоносителя ограничена техническими характеристиками устанавливаемого оборудования. 2. Основная проблема при выборе узла регулирования – обеспечить защиту калорифера приточной установки от замерзания теплоносителя. В холодный период при подаче наружного воздуха с отрицательной температурой недопустимо снижение расхода или температуры греющего теплоносителя, подаваемого на воздухоподогреватель вентустановки, ниже определенного значения
2. Тепловые завесы
Характер теплопотребления аналогичен системе вентиляции. Однако вероятность замерзания теплоносителя в данном случае несколько ниже, т. к. воздух, подаваемый на тепловую завесу, забирается из помещения, температура в котором, как правило, выше температуры наружного воздуха
3. Система радиаторного отопления
1. Температура греющего теплоносителя зачастую ограничена (согласно [3] для жилых, общественных и административно-бытовых помещений не более 95 °С для двухтрубных систем отопления и не более 105 °С для однотрубных систем отопления). 2. В отличие от системы вентиляции, возможно снижение температуры или расхода вплоть до полного прекращения подачи греющего теплоносителя. В данном случае наружные поверхности отопительных приборов, трубопроводов контактируют с воздухом внутри помещения, а из-за теплоаккумулирующих свойств строительных ограждений “выхолаживание” помещений происходит в течение достаточно длительного промежутка времени. Время, в течение которого допустимо снижение тепловой нагрузки на систему отопления, определяется в каждом случае индивидуально
4. Система напольного отопления
Характер теплопотребления аналогичен системе радиаторного отопления. Отличительной особенностью является ограничение максимальной температуры подаваемого теплоносителя, которая, как правило, не превышает 50 °С.
** Системы горячего водоснабжения в рамках данной статьи не рассмотрены.
Теперь, когда приведены требования к параметрам теплоносителя со стороны источников теплоты и основные характеристики систем теплопотребления, можно рассмотреть разнообразные схемы узлов регулирования (рис. 1), а определив принцип их действия и степень влияния на систему теплоснабжения в целом, сформулировать рекомендации по их применению в различных случаях (табл. 3).
Рис. 1. Принципиальные схемы узлов регулирования систем теплопотребления 1 – система теплопотребления; 2 – циркуляционный насос; 3 – трехходовой клапан; 4 – двуходовой клапан; 5 – обратный клапан; 6 – балансировочный клапан
Таблица 3. Узлы регулирования систем теплопотребления
Принцип действия, рекомендации по применению
При полностью открытом трехходовом клапане весь теплоноситель из тепловой сети поступает потребителю (Gист = Gпот, Т1 = Т3). При изменении положения регулирующего клапана происходит подмешивание части теплоносителя из обратного трубопровода в подающий, при этом температура сетевой воды, подаваемой потребителю, уменьшается (Т3