Принципиальная схема котельной с водогрейными котлами ксв. Принципиальная тепловая схема котельной для частного дома

Общая часть

Котельные с водогрейными котлами могут сооружаться для отпуска теплоты только в виде горячей воды при сжигании твер­дого, газообразного и жидкого топлива. Жидкое топливо обычно поступает в автоцистернах, т. е. в разогретом состоянии. Эти котельные могут работать как на закрытую, так и на открытую систему теплоснабжения.

Основной целью расчета любой тепловой схемы котельной яв­ляется выбор основного и вспомогательною оборудования с оп­ределением исходных данных для последующих технико-экономи­ческих расчетов.

При разработке и расчете тепловых схем котельных с водо­грейными котлами необходимо учитывать особенности их конструкции и эксплуатации.

Рис.1Схемы включения деаэраторов: а- вакуумного; б-атмосферного; в - атмосферного с охладителем деаэрированной воды

/ _ водоструйный эжектор; 2 - охладитель выпара; 3 - водо-водяной теплообменник; 4 - химически очищенная вода; 5 - деаэратор; 6 - горячая вода из прямой линии; 7 - охладитель деаэрированной воды; 8 - бак деаэрированной воды; 9 - подпиточный насос

Надежность и экономичность водогрейных котлов зависит от постоянства расхода воды через них, который не должен снижаться относительно установленного заводом-изгото- вителем. Во избежание низкотемпературной и сернокислотной коррозии конвективных поверхностей нагрева температура воды на входе в котел при сжигании топлив, не содержащих серу, дол­жна быть не менее 60 °С, малосернистых топлив не менее 70 °С и высокосернистых топлив не менее 110 °С. Для повышения тем­пературы воды на входе в водогрейный котел при температурах воды ниже указанных устанавливается рециркуляционный насос. \/ В котельных с водогрейными котлами часто устанавливаются вакуумные деаэраторы. Однако вакуумные деаэраторы требуют при эксплуатации тщательного надзора, поэтому в ряде котельных предпочитают устанавливать деаэраторы атмосферного типа.

Применяемые схемы включения вакуумных деаэраторов и де­аэраторов атмосферного типа показаны на рис. 1.

На рис. 1, а показан деаэратор, работающий при абсолют­ном давлении 0,03 МПа. Вакуум в нем создается водоструйным эжектором. Подпиточная вода после химводоочистки подогрева­ется в водо-водяном подогревателе горячей водой из прямой ли­нии с температурой 130-150 °С. Выделившийся пар борботирует поток деаэрируемой воды и направляется в охладитель вы­пара. Температура воды после деаэратора 70 °С.

На рис. 1, б показана схема деаэрации при давлении 0,12 МПа, т. е. выше атмосферного. При этом давлении темпера тура воды в деаэраторе 104 °С. Перед подачей в деаэратор хими­чески очищенная вода предварительно подогревается в водоводяном теплообменнике.

На рис. 1, в показана аналогичная схема деаэрации подпиточной воды, отличающейся от описанной тем, что после деаэрационной колонки вода поступает в охладитель деаэрированной воды, подогревая химически очищенную воду. Затем химически очищенная вода направляется в теплообменник, установленный перед деаэратором. Температура воды после охладителя деаэри­рованной воды обычно принимается равной 70 °С.

Перед расчетом тепловой схемы котельной, работающей на закрытую систему теплоснабжения, следует выбрать схему при­соединения к системе теплоснабжения местных теплообменников, приготовляющих воду для нужд горячего водоснабжения. В на­стоящее время в основном применяются три схемы присоединения местных теплообменников, показанные на рис. 2.

На рис. 2, а показана схема параллельного присоединения местных теплообменников горячего водоснабжения с системой отопления потребителей. На рис. 2, б, в показаны двухступен­чатая последовательная и смешанная схемы включения местных теплообменников горячего водоснабжения. В соответствии со СНиП 11-36-73 выбор схемы присоединения местных теплообменников горячего водоснабжения производится в зависимости от отношения максимального расхода теплоты на горячее водоснабжение к максимальному расходу теплоты на отопление. При Q гв / Q о ≤0 ,06 присоединение местных тепло­обменников производится по двухступенчатой последовательной схеме; при 0,6 < Q гв / Q о ≤1,2 - по двухступенчатой смешан­ной схеме; при Q гв / Q о ≥1.2-по параллельной схеме. При двухступенчатой последовательной схеме присоединения местных теплообменников должно предусматриваться переключение тепло­обменников на двухступенчатую смешанную схему.

Расчет тепловой схемы котельной базируется на решении уравнений теплового и материального баланса, составляемых для каждого элемента схемы. Увязка этих уравнений производится в конце расчета в зависимости от принятой схемы котельной. При расхождении предварительно принятых в расчете величин с по­лученными в результате расчета более чем на 3 % расчет следует повторить, подставив в качестве исходных данных полученные зна­чения.

Расчет тепловой схемы котельной с водогрейными котлами, работающей на закрытую систему теплоснабжения для трех режимов работы котельной

Котельная предназначена для тепло­снабжения жилых и общественных зданий на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Котельная расположена в г. и работает на малосернистом мазуте. Расчет в соот­ветствии со СНиП 11-35-76 ведется для трех режимов: максималь­но-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего. Для горячего водоснабжения принята двухступенчатая последовательная схема подогрева воды у абонентов. Деаэрация химически очищенной воды производится в деаэраторе при давлении 0,12 МПа. Тепловые сети работают по температурному графику 150/70. Основные исходные и принятые для расчета данные приведены в задании на курсовую работу.

При расчете тепловой схемы в нижеуказанной последователь­ности определяются:

1.Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию

К ов =

2.Температура воды в подающей линии на нужды отопления и вентиляции для режима наиболее холодного месяца

t 1 = 18 + 64,5 К ов 0,8 + 67,5 К ов = 115.077

3.Температура обратной сетевой воды после систем отопления и вентиляции для режима наиболее холодного месяца

t 2 = t 1 - 80К ов = 58.197

4.Отпуск теплоты на отопление и вентиляцию для максимально-зимнего режима Q О.В = Q о +Q В =42+6.7=48.7

для режима наиболее холодного месяца

Q О.В = (Q о +Q В) К ов = (42+67)*0.711=34.625

5.Суммарный отпуск теплоты на нужды отопления, вентиля­ции и горячего водоснабжения:

8.Тепловая нагрузка подогревателя второй ступени для режима наиболее холодного месяца:

Q 11 г.в = G потр г.в - Q 1 г.в =12-5.24=6.76МВт

9.Расход сетевой воды на местный теплообменник второй ступени, т. е. на горячее водоснабжение, для режима наиболее холодного месяца:

10.Расход сетевой воды на местный теплообменник для лет­него режима:

G л г.в =

11. Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:

для максимально-зимнего режима

для режима наиболее холодного месяца

G о.в = =523.13 т/ч

12. Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение: для максимально- зимнего режима

G вн = G о.в + G г.в =523.52+0=523.52

для режима наиболее холодного месяца

G вн = G о.в + G г.в = 523.52+102.20=625.72

для летнего режима

G вн = G о.в + G г.в = 0+140.72=140.72

13. Температура обратной сетевой воды после внешних потребителей:

t под обр = t 2 - 70 – =28.47

для режима наиболее холодного месяца

t под обр = t 2 - 58.197 –

для летнего режима

t под обр = t 1 - t 1 –

14. Расход подпиточной воды для восполнения утечек в тепловой сети внешних потребителей:

для максимально - зимнего режима

G ут = 0,01К тс G вн =0.01*1.8*523.52=9.42 т/ч

для режима наиболее холодного месяца

G ут = 0,01К тс G вн = 0.01*1.8*625.72=11.26 т/ч

для летнего режима

G ут = 0,01К тс G вн =0.01*2*140.72=2.81 т/ч

15. Расход сырой воды, поступающей на химводоочистку:

для максимально - зимнего режима

G с.в = 1,25 G ут = 1.25*9.42=11.77 т/ч

для режима наиболее холодного месяца

G с.в = 1,25 G ут =1.25*11.26=14.07 т/ч

для летнего режима

G с.в = 1,25 G ут = 1.25*13.28=16.6 т/ч

16. Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды:

для максимально - зимнего режима

t II х.о.в = t I х.о.в = 20=48.53

для режима наиболее холодного месяца

t II х.о.в = t I х.о.в, = 20=54.10

для летнего режима

t II х.о.в = t I х.о.в = 20=60.22

17. Температура химически очищенной воды, поступающей в деаэратор:

для максимально - зимнего режима

t д х.о.в = t II х.о.в = 48.53=67.23

для режима наиболее холодного месяца

t д х.о.в = t II х.о.в = 54.10=72.80

для летнего режима

t д х.о.в = t II х.о.в = 60.22=78.92

18. Проверяется температура сырой воды перед химводоочисткой:

для максимально - зимнего режима

t I х.о.в = t с.в = 5=20.81

для режима наиболее холодного месяца

t I х.о.в = t с.в, = 15=18.2

для летнего режима

t I х.о.в = t с.в 15=16.5

19. Расход греющей воды на деаэратор:

для максимально - зимнего режима

G гр д = =1.60 т/ч

для режима наиболее холодного месяца

G гр д = = =2.46 т/ч

для летнего режима

G гр д = = =0.13 т/ч

20. Проверяется расход химически очищенной воды на подпитку тепловой сети:

для максимально - зимнего режима

G х.о.в = G ут - G г.в д = 9.42-1.60=7.82 т/ч

для режима наиболее холодного месяца

G х.о.в = G ут - G г.в д =11.26-2.46=8.8 т/ч

для летнего режима

G х.о.в = G ут + G г.в д = 2.81-0.13=2.67 т/ч

21. Расход теплоты на подогрев сырой воды:

для максимально - зимнего режима

Q с.в = 0,00116 = 0,00116

для режима наиболее холодного месяца

Q с.в = 0,00116 =0,00116

для летнего режима

Q с.в = 0,00116 = 0,00116

22. Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды:

для максимально - зимнего режима

Q х.о.в = 0,00116 = 0,00116

для режима наиболее холодного месяца

Q х.о.в = 0,00116 = 0,00116

для летнего режима

Q х.о.в = 0,00116 = 0,00116

23. Расход теплоты на деаэратор:

для максимально - зимнего режима

Q д = 0,00116 = 0,00116

для режима наиболее холодного месяца

Q д = 0,00116 = 0,00116

для летнего режима

Q д = 0,00116 =0,00116

24. Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды в охладителе деаэрированной воды:

для максимально - зимнего режима

Q охл = 0,00116 = 0,00116

для режима наиболее холодного месяца

Q охл = 0,00116 = 0,00116

для летнего режима

Q охл = 0,00116 = 0,00116

25. Суммарный расход теплоты, который необходимо получить в водогрейных котлах:

для максимально - зимнего режима

∑Q = Q +Q с.в +Q х.о.в +Q д - Q охл =60.7+0.22+0.17+0.15-0.25=60.99 МВт

для режима наиболее холодного месяца

∑Q = Q +Q с.в +Q х.о.в +Q д - Q охл = 53.3+0.21+0.19+0.23-0.37=53.56

для летнего режима

∑Q = Q +Q с.в +Q х.о.в +Q д - Q охл =9+0.02+0.05+0.007-0.13=8.94 МВт

26.Расход воды через водогрейные котлы:

для максимально - зимнего режима

G к = =

для режима наиболее холодного месяца

G к = =

для летнего режима

G к = =

27.Расход воды на рециркуляцию:

для максимально - зимнего режима

G рец = =

для режима наиболее холодного месяца

для летнего режима

28. Расход воды по перепускной линии:

для максимально - зимнего режима

G пер = =

для режима наиболее холодного месяца

для летнего режима

29. Расход сетевой воды от внешних потребителей через обратную линию:

для максимально - зимнего режима

G обр = G вн - G ут = 523.52-9.42=514.1 т/ч

для режима наиболее холодного месяца

G обр = G вн - G ут = 625.72-11.26=614.46 т/ч

для летнего режима

G обр = G вн - G ут = 140.72-2.81=137.91 т/ч

30. Расчетный расход воды через котлы:

для максимально - зимнего режима

G к ׳ = G вн + G гр под + G рец – G пер =523.52+5+224.04-0=752.56 т/ч

для режима наиболее холодного месяца

G к ׳ = G вн + G гр под + G рец – G пер = 625.72+5+111.20-220.37=521.55

для летнего режима

G к ׳ = G вн + G гр под + G рец – G пер = 140.72+0.7+81.37-66.30=154.49

31. Расход воды, поступающей к внешним потребителям по прямой линии:

для максимально - зимнего режима

G ׳ = G к ׳ - G гр д – G гр под - G рец + G пер = 752.56-1.60-224.04+0+5=531.9

для режима наиболее холодного месяца

G ׳ = G к ׳ - G гр д – G гр под - G рец + G пер = 521.55-2.46-111.20+220.37+5=633.26

для летнего режима

G ׳ = G к ׳ - G гр д – G гр под - G рец + G пер = 156.49-0.133-81.37+66.30+0.7=141.98

32. Разница между найденными ранее и уточненным расходом воды

внешними потребителями:

для максимально - зимнего режима

100% = 100%=1.60

для режима наиболее холодного месяца

100% = 100%=1.20

для летнего режима

100% = 100%=0.89

При расхождении, меньшем 3%, расчет считается оконченным.

Сводные данные результатов расчета тепловой схемы при­ведены в таблице.

.

Физическая	Обо­	Номер	Значение величины при характерных режимах работы котельной
величина	зна­ чение	формулы	макси­ мально- зимнем	наиболее холодного месяца	лет­ нем
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиля­цию	Ко.в	(1)		0.7
Температура воды в подающей линии на нужды отопления и вен­тиляции, °С	t 1	(2)		115.07
Температура обратной сетевой воды после систем отопления и вен­тиляции, °С	t 2	(3)		58.1
после систем отопления и вен­тиляции, °С Отпуск теплоты на отопление и вентиляцию, МВт	Q о.в	(4)	48.7	34.6
Суммарный отпуск теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, МВт	Q	(5)	60.7	53.3
Расход воды в подающей линии на отопление, вентиляцию и горя­чее водоснабжение, т/ч	G вн	(12)	523.52	625.72	140.72
Температура обратной воды по­сле внешних потребителей, °С		(13)	28.47	50.85	56.12
Расход подпиточной воды для восполнения утечек в теплосети внешних потребителей, т/ч	G ут	(14)	9.42	11.26	2.81
Количество сырой воды, посту­пающей на химводоочистку, т/ч	G с.в	(15)	11.77	14.07	16.6
Температура химически очи­щенной воды после охладителя деаэрированной воды, °С		(16)	48.53	54.10	60.22
Температура химически очищен­ной воды, поступающей в деаэра­тор, °С		(17)	67.23	72.80	78.92
Расход греющей воды на деаэ­ратор, т/ч Суммарный расход теплоты, необходимый в водогрейных котлах, МВт Расход воды через водогрейные котлы, т/ч	G гр д	(19)	1.60	2.46	0.134
∑Q	(25)	60.9	53.5	8.9
G к	(26)	655.6	575.7	153.8
Расход воды на рециркуляцию, т/ч Расход воды по перепускной линии, т/ч		(10.31)
G рец G пер	(27) (28)	224.04	111.20 220.3	81.37 66.3
Расход воды через обратную линию, т/ч	G обр	(29)	514.1	614.4	137.9
Расчетный расход воды через котлы	G к ׳	(30)	752.2	521.5	156.4

Сводная таблица расчета тепловой схемы котельной с водогрейными котлами

Основа проекта любой системы отопления и горячего водоснабжения – это тепловая схема, по которой осуществляется сборка разводки, подключение тепловых генераторов, бойлеров и радиаторов. Поэтому темой данной статья является тепловая схема водогрейной котельной. Изучив эту информацию, вы сможете построить водогрейную систему отопления, функционирующую на генераторах тепла (котлах) любого типа.

Система теплоснабжения работает круглые сутки в течение почти 7-8 месяцев, «сжигая» в топках котлов десятки тысяч рублей. Поэтому все домовладельцы стремятся оптимизировать работу системы. Причем усилить надежность конструкции и уменьшить энергоемкость отопительных приборов поможет точный расчет тепловых схем водогрейных котельных, выполняемый на этапе проектирования.

То есть нужно составить проект котельной, состоящий из следующих документов:

• Схемы размещения всех компонентов системы в самом доме. Этот документ пригодится на стадии монтажа трубопровода.
• Схемы размещения отопительных приборов, насосов, расширительных баков и прочего оборудования. Этот документ во время сборки водонагревательной и отопительной ветвей водогрейной котельной.
• Спецификации на все компоненты системы. Этот документ используют в процессе закупки материалов и оборудования.

Причем все три документа можно уместить на одной принципиальной схеме котельной, составленной в упрощенном виде (когда значки заменяются рисунками оборудования и запорно-регулирующей арматуры). И далее по тексту мы рассмотрим несколько разновидностей таких схем.

Схема котельной частного дома: обзор возможных вариантов

Типовые схемы котельных основываются на следующих вариантах тепловых сетей:

• Открытой разновидности, когда теплую жидкость черпают из «местных» установок.
• Закрытой разновидности, когда теплоноситель отопительной системы используют еще для нагрева воды.

Причем открытая схема предполагает дополнительный расход энергии на питание «местной» водонагревательной установки, но обходится дешевле на этапе монтажа. Закрытая схема котельной частного дома монтируется сложнее, но «питается» от центрального котла. Причем за счет тепловых насосов и промежуточных испарителей и конденсаторов в систему горячего водоснабжения сбрасывают жидкость практически питьевого качества, разогретую до 70-100 градусов Цельсия.

Поэтому в качестве схемы водонагревательной котельной, в большинстве случаев, используется именно закрытый вариант, состоящий из следующих узлов:

• Основного котла, который нагревает воду для системы отопления и водонагревательного контура.
• Самого водонагревательного контура, циркулирующего внутри накопительного бака.
• Контура системы горячего водоснабжения, замкнутого на накопительный бак.

В итоге, накопительный бак работает, как обычная батарея, отапливающая не комнату, а систему горячего водоснабжения. То есть перед нами немного необычный накопительный бойлер.

Система открытого проточного горячего водоснабжения функционирует на основе двухконтурного котла, который пропускает по разогреваемому змеевику либо порцию воды из системы отопления, либо воду из системы горячего водоснабжения. То есть, открытая схема превращает котел системы отопления в обычную колонку. Причем оптимальный вариант открытой водонагревательной установки – это котел с двумя спиралями, расположенными в отдельных камерах сгорания.

Схема автоматизации котельной: и тепло, и дешево!

Автоматизированные котлы обходятся в эксплуатации дешевле обычных отопительных приборов. Ведь стандартный прибор функционирует в одном режиме круглые сутки, а «умный» котел, оснащенный особым устройством, синхронизирующим режим работы котла с потребностями хозяев дома.

Проще говоря: автоматизированный котел работает на полную мощность «когда нужно» (вечером, в выходные дни), а «когда не нужно» (по ночам или в рабочее время) – практически не работает. В итоге, можно сэкономить от 30 до 50 процентов энергии (и денег, расходуемых на отопление).

Поэтому каждая принципиальная схема водогрейной котельной помимо прочих элементов содержит в себе еще и блок автоматического управления, с помощью которого решают следующие задачи:

• Оптимизирует температуру нагрева в зависимости от времени года. Ведь летом приятнее пользоваться теплой водой, а зимой в СГВ должна циркулировать по-настоящему горячая жидкость.
• Управляют работой «контурами» отопительно-водонагревательного котла. Ведь большинство моделей оборудованы лишь одной «камерой сгорания». То есть, в рабочем состоянии находится либо отопительная, либо водонагревательная ветвь.
• Управляют температурными режимами не только водонагревателя, но и отопительного блока. Ведь дневные и ночные режимы стоит применять и на отопительной, и на водонагревательной ветви.
• Корректируют работу насосов и систем циркуляции и/или рециркуляции в закрытой схеме. Причем без этой функции работа закрытой системы нагрева воды не возможна в принципе. То есть, определенный набор микросхем или механических управляющих элементов есть в любой закрытой схеме водонагревательного котла.

Причем блок автоматического управления может работать в трех режимах, а именно:

• В формате приоритета системы горячего водоснабжения. То есть, когда вся мощность идет на водонагревательный контур. Обычно этот режим задействован в теплое время года.
• В формате смешанной работы, когда функционирует либо отопительная ветвь, либо водонагреватель. Такой режим поддерживается при проточном нагреве воды, осуществляемом по открытой схеме.
• В формате работы без приоритетов, когда большая часть энергии уходит на отопительный контур, а некоторая часть расходуется на обогрев воды. Этот вариант управления рекомендован для закрытых систем подогрева воды.

Разумеется, все вышеупомянутые режимы можно реализовать даже в формате одного устройства. Поэтому систему нагрева воды с помощью котла удается реализовать и в проточном формате (прямой нагрев открытого типа в двухконтурном котле) или в накопительном формате (косвенный нагрев закрытого типа в расширительном баке).

Эта особенность водонагревательных котельных дает возможность экономить энергию и зимой, и летом. Ведь в холодное время года можно воспользоваться косвенным нагревом от размещенного в баке паропровода. А в теплое время года можно черпать горячую воду прямо из нагревательного контура котла.

Защита водогрейных котлов от коррозии

В заключении необходимо отметить, что водогрейный контур котла системы отопления подвержен большим коррозийным нагрузкам, чем сама система обогрева жилища. Дымовые газы могут повредить теплообменник, по которому циркулирует разогретая вода.

Поэтому, в целях нивелирования влияния катализаторов коррозийных процессов, теплоноситель на входе в теплообменник котла нужно разогревать до 60-70 градусов Цельсия.

Правда, эта мера предосторожности оправдана только в случае использования стальных теплообменников, изготовленных из конструкционной стали. Медные или нержавеющие теплообменники от коррозии не страдают.

Если загородный дом используют не просто для летнего отдыха, а для круглогодичного постоянного проживания, стоит задуматься об устройстве частной котельной. Правильно сконструированная и смонтированная котельная установка сможет обслуживать все необходимые коммуникации: системы отопления, снабжение горячей и холодной водой, вентиляцию. Чтобы не допустить ошибок в монтаже оборудования и грамотно рассчитать технические нюансы, предварительно должна быть составлена тепловая схема котельной с указанием основных аппаратов и материалов.

Общие положения по проектированию

Каждый шаг монтажа котельной установки должен быть продуман, поэтому не стоит самостоятельно пытаться проектировать коммуникации и заниматься установкой оборудования, лучше обратиться к специалистам, которые имеют огромный опыт в монтаже инженерных систем для частных коттеджей. Они дадут ряд ценных подсказок, например, помогут выбрать наиболее оптимальную модель котла и определить место его установки.

Предположим, для небольшого дачного дома достаточно настенного аппарата, который без труда расположится на кухне. Двухэтажный коттедж, соответственно, нуждается в специально выделенном помещении, которое обязательно оборудуется вентиляцией, отдельным выходом и окном. Места должно быть достаточно для размещения остальных составляющих: насосов, соединительных элементов, труб и др.

Процесс проектирования котельной для частного дома включает в себя несколько пунктов:

• подготовка схемы котельной относительно расположения внутри дома;
• схема распределения оборудования с указанием основных технических характеристик;
• спецификация на используемые материалы и оборудование.

Кроме приобретения компонентов системы и их монтажа, а также графических работ, среди которых должна присутствовать принципиальная схема, профессионалы помогут с оформлением необходимых документов.

Пример принципиальной схемы водогрейной котельной: I – котел; II – испаритель воды; III – подогреватель исходной воды; IV – тепловой двигатель; V – конденсатор; VI – подогреватель (дополнительный); VII – аккумуляторный бак

Подробнее о принципиальной схеме котельной

Грамотно составленный графический чертеж должен отражать в первую очередь все механизмы, приборы, аппараты и соединяющие их трубы. Стандартные схемы котельных частных домов включают совокупность котлов, рециркуляционных, подпиточных и сетевых насосов, аккумуляторных и конденсационных баков, устройств подачи топлива и его сжигания, аппаратов для деаэрации воды, теплообменников, вентиляторов, пультов управления, тепловых щитов. На выбор и расположение оборудования оказывают влияние вид теплоносителя и тепловые коммуникации, а также качество используемой воды.

В процессе составления схемы водогрейной котельной необходимо следить за соответствием технических характеристик оборудования, которые должны отвечать требованиям выбранного температурного режима

Тепловые сети, работающие на воде, можно разделить на две группы:

• открытые, в которых жидкость отбирается в местных установках;
• закрытые, в которых вода, отдав теплоту, возвращается в котел.

Образцом принципиальной схемы может служить пример водогрейной котельной открытого типа. На обратной линии установлен циркуляционный насос, который обеспечивает доставку воды в котел и дальше по системе. Расчетный температурный режим данной схемы – 155-70°С. Два типа перемычек (рециркуляционая и перепускная) соединяют две основные линии – подающую и обратную.

Принципиальная схема котельной: 1 – насос сетевой; 2 – насос подпиточный; 3 – бак подпиточной воды; 4 – насос исходной воды; 5 – насос подачи; 6 – расходный бак; 7 – эжектор; 8 – охладитель; 9 – деаэратор вакуумный; 10 – подогреватель очищенной воды; 11 – очистительный фильтр; 12 – подогреватель исходной воды; 13 – котел водогрейный; 14 – насос рециркулярный; 15 – перепуск

В связи с возникновением дымовых газов может появиться коррозия металлических покрытий сернокислого или низкотемпературного происхождения. Чтобы избежать ее появления, следует контролировать температуру воды. Оптимальное значение на входе в котел - 60-70˚С. Чтобы повысить температуру до требуемых параметров, необходимо установить рециркулярный насос.

Чтобы водогрейные котлы служили долго, исправно и экономично, следует следить за постоянством расхода воды. Минимальное значение расхода устанавливает компания-изготовитель оборудования.

Для лучшей работы котельных установок используют вакуумные деаэраторы. Водоструйный эжектор создает вакуум, а выделяемый пар используется для деаэрации.

Автоматизация работы котельного оборудования

Глупо было бы не воспользоваться возможностями, которые облегчают эксплуатацию отопительных систем. Автоматика позволяет использовать набор программ, которые управляют тепловыми потоками в зависимости от режима дня, погодных условий, а также помогают дополнительно обогревать отдельные помещения, например, бассейн или детскую.

Пример принципиальной автоматизированной схемы: автоматический режим работы котельной контролирует эксплуатацию контуров рециркуляции воды, вентиляции, нагревания воды, теплообменником, 2 контурами теплого пола, 4 контурами отопления здания

Существует перечень пользовательских функций, адаптирующих работу оборудования в зависимости от образа жизни обитателей дома. Например, кроме стандартной программы обеспечения горячей водой, существует комплекс индивидуальных решений, которые являются более удобными и даже экономными для жильцов. По этой причине может быть разработана схема автоматизации котельной с выбором одного из популярных режимов.

Программа «Спокойной ночи»

Доказано, что оптимальная ночная температура воздуха в помещении должна быть на несколько градусов ниже дневной, то есть идеальный вариант – на время сна понизить температуру в спальне примерно на 4°С. В то же время человек испытывает дискомфорт, пробуждаясь в непривычно прохладном помещении, следовательно, рано утром температурный режим необходимо восстановить. Неудобства легко решаются с помощью автоматического переключения системы обогрева на ночной режим и обратно. Контроллерами, регулирующими ночные часы, занимаются компании DE DIETRICH и BUDERUS.

Система приоритетов горячего водоснабжения

Автоматическое регулирование потоками горячей воды также является одной из функций общей автоматизации оборудования. Оно делится на три вида:

• приоритетное, при котором во время пользования горячей водой полностью отключается система отопления;
• смешанное, когда мощности котла разграничиваются на обслуживание нагрева воды и обогрева дома;

неприоритетное, при котором обе системы действуют сообща, но на первом месте – обогрев здания.

Автоматизированная схема: 1 – котел водогрейный; 2 – насос сетевой; 3 – насос исходной воды; 4 – подогреватель; 5 – блок ХВО; 6 – насос подпиточный; 7 – блок деаэрации; 8 – охладитель; 9 – подогреватель; 10 – деаэратор; 11 – охладитель конденсата; 12 – насос рециркуляционный

Низкотемпературные режимы работы

Переход на низкотемпературные программы становится основным направлением последних разработок производителей котельных. Преимуществом данного подхода является экономический нюанс – уменьшение расхода потребляемого топлива. Как раз автоматика позволяет регулировать температуру, выбирать верный режим и тем самым снижать уровень нагрева. Все перечисленные пункты необходимо учитывать на этапе составления тепловой схемы водогрейной котельной.

К атегория: Монтаж котлов

Схемы котельных установок

На тепловой схеме котельной условными графическими изображениями показывают основное и вспомогательное оборудование, связанное линиями трубопроводов для транспортирования пара или воды. Тепловые схемы могут быть принципиальные, развернутые и рабочие или монтажные.

Принципиальная тепловая схема содержит лишь главное оборудование и основные трубопроводы без арматуры.

На развернутую схему наносят все оборудование котельной и все трубопроводы, включая арматуру и различные вспомогательные устройства. Часто развернутую схему разделяют на самостоятельные технологические части по функциональному признаку, например, схема водоподготовки, схема деаэрационно-питательной установки, схема дренажей, схема продувки паровых котлов и т. п.

Рабочую, или монтажную, схему выполняют с указанием отметок расположения трубопроводов, размеров, марок стали, способов креплений, массы оборудования, деталей и других необходимых сведений.

Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлами изображена на рис. 2. Вода из обратной линии тепловых сетей поступает к сетевым насосам. К ним же подпиточ-ными насосами из бака подводится вода, компенсирующая потери в сетях. Для поддержания заданной температуры воды перед котлами в трубопровод за насосом подают необходимое количество горячей воды, вышедшей из котлов. С помощью перепуска между обратной и подающей линиями регулируется температура воды, идущей в сеть. Сырая вода, пройдя подогреватель, водоподготовительную установку ВПУ, подогреватель, охладители и деаэратор, подается на подпитку тепловой сети.

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема котельной с водогрейными котлами: 1 - водогрейный котел, 2.5 - насосы, 3 - рециркуляционный насос, 4 - насос сырой воды, 6 - бак подпиточной воды, 7 - подогреватель сырой воды, 8 - охладитель подпиточной воды. 9-подогреватель химочищенной воды, 10 - вакуумный деаэратор, 11- охладитель выпара, 12 - регулирующий клапан; ВПУ - водоподготовительная установка

Рис. 4. Схема котельной установки с паровым вертикально-водотрубным котлом, работающим на твердом топливе: 1 - конвейер, 2 - барабан котла, 3 - запорная задвижка, 4-выходная камера пароперегревателя, 5 - фестон, 6 - пароперегреватель, 7 - экономайзер, 8 - топочные поверхности нагрева, 9 - воздухоподогреватель, 10- золоуловитель, 11—- дымовая труба, 12- дымосос, 13 - вентилятор, 14 - шлаковый бункер, 15-насос, 16-химводо-очистка, 17-решетка, 18-питатель, 19 - деаэратор, 20- бункер угля, 21, 22 - трубы

Технологическая схема котельной установки с паровым вертикально-водотрубным котлом, работающим на твердом топливе, изображена на рис. 3. Ленточный конвейер подает подготовленное твердое топливо в расходный бункер, откуда оно через питатель поступает в топку, куда по двум направлениям подается воздух, нагретый в воздухоподогревателе до температуры 250…400 °С. Часть воздуха подводится к месту поступления топлива в топку. Мелкие частицы топлива подхватываются потоком воздуха и сгорают в топочном пространстве на лету в виде факела. Воздух, поступивший в топку вместе с топливом, называется первичным. Крупные куски топлива выпадают из воздушного потока на цепную решетку, которая непрерывно движется. По мере продвижения цепной решетки топливо сгорает, а шлак и зола сбрасываются в шлаковый бункер.

Воздух, необходимый для горения топлива на полотне цепной решетки, засасывается дутьевым вентилятором через возду-хозаборную шахту и подается через воздухоподогреватель 9 под слой топлива через специальные колосники. Этот воздух называют также первичным.

В процессе сгорания топлива негорючие частички золы плавятся и образуют шлаки. При слоевом сжигании топлива основная масса золы и шлака остается на решетке. Однако часть золы в виде жидких и тестообразных шлаков вместе с несгорев-шими частицами топлива топочные газы захватывают и выносят из топочной камеры. Для дожигания несгоревших частиц топлива в верхнюю часть факела подают вторичный воздух. Чтобы исключить налипание частичек шлака на трубы фестона 5, температуру топочных газов на выходе из топочной камеры поддерживают ниже температуры плавления золы (1000…) 100 °С).

В топочной камере теплота от горящего топлива воспринимается поверхностями нагрева в виде лучистой энергии (излучения), которую называют радиацией. Поверхности нагрева, расположенные в топке, называют поэтому радиационными. Передача теплоты излучением в несколько раз эффективнее передачи теплоты конвекцией, поэтому в современных котлах стены топочной камеры стремятся более плотно закрыть трубами. Радиационные поверхности нагрева защищают (экранируют) внутреннюю поверхность обмуровки котла от высоких температур и химического воздействия расплавленных шлаков и поэтому называются экранными.

Задний топочный экран в верхней части топки разрежен и образует так называемый фестон. За фестоном в горизонтальном газоходе расположены конвективные поверхности нагрева из труб диаметром 30…40 мм, которые образуют пароперегреватель. Отдав часть теплоты пароперегревателю, топочные газы поступают в опускной газоход, в котором располагаются водяной экономайзер и воздухоподогреватель. Уходящие топочные газы, охлажденные до температуры 120… 180 °С, проходят через золоулавливатель, где очищаются от летучей золы, и дымососом выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Частицы золы из золоуловителя и шлак из бункера системой шлакозолоудаления выносятся из котельной.

Экранные трубы топки находятся в зоне высоких температур, поэтому необходимо интенсивно отводить теплоту с помощью циркулирующей в этих трубах воды. Если на внутренних стенках экранных труб образуется накипь, то это затрудняет передачу теплоты от раскаленных продуктов сгорания к воде или пару и может привести к перегреву металла и разрыву труб под действием внутреннего давления. Для того чтобы накипь не образовывалась, воду, поступающую для питания котлов, предварительно обрабатывают.

Обработка воды заключается в том, что из нее удаляют большую часть плохо растворимых в воде солей кальция и магния (соли жесткости), а также кислород и углекислый газ, которые вызывают коррозию металла труб, барабана и камер. Предварительная обработка воды называется водоподготовкой, а обработанная вода, пригодная для питания котлов, - питательной. Вода, находящаяся внутри котла, называется котловой.

Поскольку в котле поддерживается давление выше атмосферного, питательную воду подают в котел принудительно питательным насосом, который забирает воду из деаэратора и подает ее через водяной экономайзер в барабан котла. Барабан служит для создания необходимого запаса котловой воды, обеспечения естественной циркуляции воды и сепарации пара.

Из барабана вода через необогреваемые водоопускные (во-доподводящие) трубы и камеры поступает в трубы поверхностей нагрева, в которых она нагревается, вскипает и в виде пароводяной смеси возвращается в барабан. Пар в барабане паросепарационными устройствами отделяется от капелек котловой воды, обладающих повышенным солесодержанием, и отводится в пароперегреватель. Отделившаяся вода смешивается в барабане котла с добавочной питательной водой и возвращается в трубы поверхностей нагрева.

Естественная циркуляция воды в котле осуществляется за счет разности плотностей воды в необогреваемых (или слабо обогреваемых) водоопускных трубах и пароводяной смеси в интенсивно обогреваемых трубах поверхностей нагрева. Поскольку плотность пароводяной смеси значительно меньше плотности воды, общий собственный вес столба пароводяной смеси в интенсивно обогреваемых трубах меньше собственного веса воды в необогреваемых или слабо обогреваемых водоопускных трубах.

В тех случаях, когда в паровых котлах по конструктивным соображениям затруднительно создать надежную циркуляцию котловой воды за счет естественного напора, применяют специальные насосы, которые обеспечивают высокие скорости движения воды по всему циркуляционному контуру. Такую принудительную систему циркуляции применяют также в водогрейных котлах.

Непрерывно поступающие в котел с питательной водой соли и образующийся в котловой воде шлам скапливаются в водяном объеме котла. Чтобы соли жесткости и щелочи не накапливались в котловой воде, часть воды из котла непрерывно отводят, при этом одновременно добавляют питательную воду с меньшим солесодержанием. Этот процесс называют непрерывной продувкой.

Непрерывную продувку осуществляют из верхнего барабана котла через дырчатые трубы. Расход воды при непрерывной продувке зависит от ее качества и составляет обычно 1…2% от производительности котла. Вода, удаляемая из котла с непрерывной продувкой, направляется в расширитель (сепаратор) и в дальнейшем используется в технологической схеме котельной установки для подогрева сырой или химически очищенной воды.

Для удаления скапливающегося в нижних точках котла (нижних камерах и барабанах) шлама применяют периодическую продувку. При периодических продувках воду, содержащую значительное количество шлама, направляют в расширитель периодических продувок (барботер), откуда образовавшийся пар отводится в атмосферу, а остаток воды со шламом сливается в канализацию.

Вместе с нагретой котловой водой, удаляемой с непрерывной продувкой из котла, отводится значительное количество теплоты, тем большее, чем больше процент продувки. Кроме того, приходится увеличивать расход питательной воды на подпитку котла. Поэтому количество продувочной воды должно быть минимальным. Чтобы сократить расход питательной воды при непрерывной продувке, применяют двухступенчатое испарение.

Паросепарационные устройства, используемые для очистки и осушения пара, могут быть внутри- или внебарабанные. Внеба-рабанные паросепарационные устройства выполняют обычно в виде выносных циклонов.

В пароперегревателе пар доводится до номинальной температуры и через выходную камеру и запорную задвижку подается по паропроводам к потребителю.

В том случае, если потребителю необходимо подать горячую воду, полученный в паровом котле пар пропускают через систему теплообменников. При этом в РОУ уменьшают давление пара, а в теплообменниках - водоподогревателях пар нагревает воду сетевой установки. Далее нагретая сетевая вода поступает по трубопроводам к потребителю.

Сложность технологической схемы котельной зависит от вида сжигаемого топлива и системы теплоснабжения, которая бывает открытой и закрытой.

В открытых системах теплоснабжения нагретая в котельной вода служит не только теплоносителем, но и поступает на нужды горячего водоснабжения путем непосредственного разбора из трубопроводов тепловой сети без промежуточных подогревателей абонентских узлов горячего водоснабжения. При этом количество подпиточной воды определяется потерями в сетях и расходом воды на горячее водоснабжение.

Для закрытых систем теплоснабжения характерно наличие замкнутого (закрытого) контура с циркулирующим теплоносителем, который отдает свою теплоту в водоводяных подогревателях районных тепловых пунктов. Количество подпиточной воды определяется только потерями в сетях, поэтому даже в мощных водогрейных котельных устанавливают один подпиточный деаэратор небольшой производительности.

Выбор системы теплоснабжения производят путем технико-экономических расчетов.

- Схемы котельных установок

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 (340кВт ) 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 2,15 Гкал/ч , не имеющие барабанов 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 опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее 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:

_____

* 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.

3 Горелка: мой выбор

Если бы я выбирал блочную горелку, то взял бы горелку с механической связью “газ-воздух” (с одним сервоприводом). Ну, и соответственно топке – короткофакельную или длиннофакельную. Например, очень привлекательна горелка ELCO серии EK 9 G. Она подкупает настроечным механизмом подачи воздуха и газа: с помощью опорных штифтов и скользящих по ним "лыж" можно сделать почти линейную зависимость “угол поворота – теплопроизводительность”:

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 мех. 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.

Ещё одна моя техническая симпатия – это горелки с “топочным автоматом”. 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%).

А на минимуме теплопроизводительности (0,2 Гкал/ч) радует то, что угол поворота воздушной заслонки – 8,6° (при желании есть куда уменьшать). Класс!

При выборе типа горелки желательно учитывать следующее:

4 Котловой блок управления: мой выбор

В качестве котлового блока управления я бы поставил термореле “3-позиционный регулятор” и аварийное термореле (например, простенькие Vitotronic 100 KC3), а плавное регулирование и каскадное управление сделал бы как-нибудь отдельно (см. ).

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.

Но после того, как я увидел, что 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, моё мнение диаметрально изменилось.

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” устройством 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 Дисковые поворотные затворы на входах и выходах котлов

Дисковые поворотные затворы (ДПЗ, butterfly valves), установленные на входах котлов, служат для уменьшения расхода воды у неработающих котлов до незначительной величины расхода, необходимой для того, чтобы котлы оставались нагретыми “обраткой” (то есть, затворы должны быть закрыты, но неплотно). Управление котловым ДПЗ – от разъёма “29”. Команда “Включение котлового насоса” – это открывание ДПЗ, “выключение” – закрывание.

Расчётный расход воды через котёл (упрощённая формула):

расчётный расход, м 3 /ч = максимальная теплопроизводительность котла, Гкал/ч 1000 / (tвых.max – tвх.max)

Например: 1,8 Гкал/ч 1000 / (115-70) = 40 м 3 /ч

При одиночной работе каждого насоса/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 О насосах

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. И наоборот.

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

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.

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 (расход, превышающий протечку через обратные клапаны):

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 у них наоборот – с выхода на вход ("неплотный обратный клапан").

Управление сетевыми насосами (насосами отопления):

8 О трёхходовых клапанах

Это было, наверное, в 2005 году: в одной пусковой котельной я столкнулся с выходом из строя электроприводов трёхходовых поворотных клапанов, установленных на стороне греющей воды пластинчатых водоподогревателей). В каких-то положениях сегмент заедало (из-за перепада давления?), и стальные шестерни (прессованные?) ломали свои зубья...

Здесь на ТМ-схемах трёхходовой клапан показан установленным в точке смешения котловой подачи и обратной сетевой воды. Конечно, можно было бы установить его в точке разделения – после сетевых насосов. Там и температура воды пониже. Но во-первых, если трёхходовой клапан находится в в верхнем по схеме узле, то его работа не влияет на величину давления воды в котле (в нижнем узле при его “закрывании” давление воды в котле могло бы существенно понижаться). Во-вторых, при работе поворотного клапана на смешение перепад давления воды чуть-чуть “отжимает” сегмент от седла (сёдел), что значительно снижает нагрузку на электропривод и исключает вибрацию затвора:

Ну и в-третьих, для работы с таким несущественным гидравлическим сопротивлением, каким является гидравлическая стрелка (перемычка), можно использовать клапан с более высокой пропускной способностью Kvs. А у трёхходовых клапанов с прямоходным электроприводом как раз в режиме смешения Kvs выше, чем в режиме разделения.

Кстати, в котельной желательно использовать как можно “бОльшие” трёхходовые клапаны – вплоть до величины Kvs =4Gmax (об этом я писАл на форуме АВОК).

Функция пропускной способности Kv

Так может выглядеть график изменения совокупной Kv трёхходового клапана и водоподогревателя:

По мере открывания трёхходового клапана на водоподогреватель происходит понижение Kv и, соответственно, уменьшается расход воды через котёл.

Конечно, существуют тепловые схемы, в которых не происходит такое безобразие (см. ). Тем не менее, я решил, что схема без насосов греющей воды водоподогревателей имеет право на существование. Отказаться от трёхходового клапана и заодно сделать так, чтобы при увеличении тепловой нагрузки расход воды через котёл хотя бы не уменьшался – таковы были мои ориентиры.

Думаю, что используя вместо трёхходового клапана шаровой кран и ДПЗ, эту задачу можно решить даже для плавного регулирования:

ДПЗ выбирается с Kvs, находящейся в пределах одной-двух Kv нового (чистого) водоподогревателя. Шаровой кран выбирается 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 2 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 монотонно будет увеличиваться и расход воды через котлы:

Для водоподогревателей двух нагрузок, например, отопления и ГВС:

Так появился трёхходовой “составной клапан” (соединение “по схеме Штренёва” ):

И пример результатов расчёта:

В этой схеме крайне желательно, чтобы у водоподогревателя проектный перепад давления греющей воды находился в пределах 0,5 кгс/см 2 .

Для работы с водоподогревателем Kv 50...60 в результате расчёта выбраны трёхходовой поворотный клапан Kvs40 и ДПЗ Tecofi Dу50 Kvs117. Вместо показанной на схеме дроссельной диафрагмы желательно сделать переход трубопровода на меньший диаметр. Например, для получения пропускной способности Kv30 можно использовать один метр стальной трубы Dу32.

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.

Такой “составной клапан” может хорошо подойти и для котельной с водоподогревателями отопления и ГВС:

При управлении теплопроизводительностью это желательно учитывать во избежание чрезмерного выбега температуры воды на выходе котла. Во время пусконаладки котельной желательно посмотреть, в каком диапазоне изменяется расход воды через котёл, работающий “в одиночку” на один водопогреватель: не превышает ли он максимально допустимую для насоса величину? В случае превышения:

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:

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.

Известно, что максимальная часовая тепловая нагрузка ГВС по будням превышает её часовую величину, усреднённую за сутки, что называется, в разы. Но зачастую установленная тепловая мощность котельной выбирается таким образом, что она становится равна сумме расчётных нагрузок отопления, вентиляции и какой-то значительно усреднённой нагрузки ГВС. В результате этого во время максимальной нагрузки ГВС температура горячей воды становится 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:

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) –

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

Благодаря тому, что контур котлов получится короткозамкнутым (краны на замыкающем участке всегда открыты), можно будет 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 насосов/котлов и температуры воды на их выходах), или несущественное уменьшение расхода воды через уже работающий котёл из-за запуска ещё одного насоса/котла (несущественное, если запуск – “опережающий”, до развития предыдущей ситуации).

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

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/см 2 , выключение (закрывание) – на 3,2 кгс/см 2 . Это можно сделать с помощью пары “ЭКМ плюс сигнализатор РОС-301Р/ САУ-М6”.

По сравнению с известной схемой (два реле на 220 В), у этой связки (“ЭКМ плюс сигнализатор РОС-301Р/ САУ-М6”) есть некоторые преимущества: ЭКМ становится электробезопасным, полностью исключается влияние дребезга контактов ЭКМ"а, существенно уменьшается нагрузка на контакты – они не будут обгорать.

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.

the Peace of "I",

Вячеслав Штренёв

Статьи на близкие темы: