Технические условия на узел погодного регулирования тепла. Как это работает? Назначение погодного контроллера
Погодное регулирование систем отопления
Радиаторы отопления - самые обыденные приборы для большинства российских городов. По ним в дом приходит тепло. Мы их замечаем только когда в комнате холодно или жарко. Между тем, работа системы отопления в наших домах связана не только с температурой и влажностью в среде нашего обитания, она влияет и на наш бюджет.
Система центрального отопления
Принципиально центральное отопление домов устроено очень просто. Существует котёл, который греет теплоноситель, циркулирующий через радиаторы отопления в доме. Они нагревают воздух, теплоноситель при этом остывает и возвращается в котёл для нагрева. Система разделена на несколько контуров циркуляции. Движение теплоносителя обеспечивают насосы. Наиболее распространённый теплоноситель - вода.
Описанная схема проста и понятна любому. Но для большого количества потребителей она не может быть эффективной:
- Радиаторы имеют различное расположение по высоте, это оказывает значительное влияние на конвективное движение воды;
- Потребители одного контура соединены последовательно и нагрев теплоносителя падает по ходу его движения;
- Сопротивление различно во всех контурах, оно зависит от многих факторов;
- Зависимость скорости движения рабочего тела от сопротивления носит сложный нелинейный характер;
- Теплоотдача каждого радиатора и контура в целом не одинакова.
Для того, чтобы в помещениях создавалась требуемая комфортная температура в городских тепловых сетях и индивидуальных контурах применяются средства регулирования. Они состоят из циркуляционных насосов, датчиков нагрева воды и воздуха, регулируемых клапанов и смесителей. Однако, кроме перечисленных воздействий, на работу средств обогрева значительно влияют погодные условия: температура и влажность окружающего воздуха, ветровая нагрузка.
Стереотипы и заблуждения
Не вдаваясь в подробности действия различных факторов на качество решения задачи обеспечения тепла в среде обитания человека, трудно представить себе важность их влияния. Поэтому в непрофессиональной среде существует целый ряд распространённых сложившихся стереотипов и не совсем правильных мнений:
- Многие горожане полагают, что установка общедомового прибора учёта позволяет добиться полной экономии потребляемых ресурсов энергии. Экономия средств после установки прибора учёта действительно может быть довольно значительной. Счётчик фиксирует фактическое значение количества израсходованного тепла. Соответственно, потребители оплачивают только то количество тепла, которое они получили. Но насколько оптимально была израсходована энергия для отопления?
- Наиболее комфортная температура помещения для человеческого обитания находится в пределах 20-22С. Многие полагают, что только значение температуры и определяет ощущения теплового комфорта. При этом важным фактором восприятия служит и влажность воздуха.
- Существует представление, что для существенной экономии ресурсов важнее сначала провести мероприятия по утеплению помещений. Часто кажется, что установка стеклопакетов, современных дверных конструкций обеспечат большую энергоэффективность, чем управление тепловой сетью. Это не совсем так. Конечно, уменьшение отдачи тепла в окружающую среду вносит свой вклад в общее потребление. Однако, как правило, качественное управление контуром с учётом всех свойств тепловой системы и её энергоэффективности позволяет получить значительно большие параметры снижения затрат.
- Очень часто можно услышать, что регулирование энергопотребления определяется только двумя параметрами: количество градусов в помещении и степень нагрева теплоносителя. Как указано выше, на условия в жилых пространствах оказывают своё влияние многие факторы. При этом наибольшее значение привносят параметры погодных условий: температура окружающей среды, влажность воздуха, ветровая нагрузка на внешние части отапливаемых сооружений.
Сложности регулирования и управления
Структура автоматического управления и регулирования тепловых потоков в современных средствах обогрева домов довольно сложна. Сети прокладываются с учётом количества и видов потребителей, они могут быть открытыми - с отбором горячей воды из системы или закрытыми - с циркуляцией теплоносителя только для отопительных приборов. Встречаются многоконтурные системы, в которых носитель тепла с различной температурой передаёт энергию другому носителю через теплообменник. Однако, даже в самой простой системе автоматизация управления УУТЭ связана с необходимостью решения ряда технических задач:
- Необходимость равномерного распределения тепла в отапливаемых помещениях;
- Различная температура рабочего тела, передающего тепло на разных участках
- Учёт влияния местных регулировок радиаторов;
- Эффективное поддержание температуры воздуха при значительной инертности греющего контура;
- Изменения отдачи тепла в окружающую среду вследствие погодных условий и вентиляции.
Как ни странно, фактор инертности системы при изменяющихся параметрах теплоотдачи - наиболее значимая причина перерасходов темповой энергии. При этом установка УУТЭ вместо обыкновенного счётчика не решает задачу энергоэффективного управления количеством тепла, если не учитываются погодные факторы.
Современные возможности в энергоэффективности
Существующие технические средства позволяют экономить 25-35% потребляемой тепловой энергии за счёт квалифицированного управления температурой и скоростью циркуляции рабочего тела с учётом погодных факторов. Основные элементы, позволяющие учитывать изменения погоды:
- Датчики температуры воздуха, установленные на различных высотах;
- Наружные и внутренние датчики влажности;
- Измерительные приборы температуры помещений;
- Анемометры или другие типы приборов получения информации о ветровой нагрузке;
- Эффективные циркуляционные насосы с частотным регулированием нагрузки;
- Управляющие клапаны;
- Периферийные процессоры и исполнительные механизмы;
- Контроллер управления процессом
- Прибор учёта.
Для контроля параметров и установления эффективных режимов требуется большое число элементов автоматики. Такое количество может показаться слишком дорогостоящим. Однако, современная промышленность выпускает все требуемые приборы и механизмы в виде серийных изделий. Опыт применения элементов контроля параметров отопления, учитывающих погодные условия показывает быструю окупаемость вложенных средств. Показания счётчика потребляемой тепловой энергии снизят расходы сразу после установки. Затраты на приобретение комплекса окупятся уже в первый год его эксплуатации при условии компетентной установки и настройки.
Некоторые важные аспекты применения УУТЭ и приборов учёта
Общедомовой прибор учёта, установленный в системе центрального отопления только регистрирует количество энергии, потребляемой жилищным объектом. Приборы учёта экономят затраты собственников жилья только калькуляцией калорий, не снижая самого объёма расходуемых ресурсов. Для полноценной экономии и построения энергоэффективного потребления одним из наиболее значимых аспектов является способность регулирования параметров центрального отопления с учётом погодных факторов окружающей среды. Такие системы несколько дороже более простых аналогов. Но они окупаются быстрее, обеспечивая более высокую эффективность использования ресурсов.
У компании АНК групп большой опыт внедрения погодного регулирования на различных объектах, мы уверены, что сможем Вам помочь, быстро и качественно произвести данные работы.
Системы погодного регулирования тепловой энергии (далее – «системы») предназначены для автоматического регулирования температуры теплоносителя, горячей воды или температуры воздуха внутри помещений в системах управления отоплением, горячим водоснабжением (ГВС) или приточной вентиляцией.
Системы регулирования отопления классифицируются в зависимости от назначения по следующим теплотехническим схемам:
1. Зависимая система отопления с запорно-регулирующим клапаном и циркуляционным насосом (ΔP
| Поз. | Наименование | Кол. | Описание |
| 1 | Регулятор температуры РТ-2010 | 1 | Описание |
| 2 | Клапан запорно-регулирующий | 1 | Описание |
| 3 | 2 | Описание | |
| 4 | 1 | Описание | |
| 5 | 2 | Описание | |
| 6 | Фильтр магнитный фланцевый | 2 | Описание |
| 7 | Кран шаровый 11с67п | 6 | Описание |
| 8 | Термометр | 4 | |
| 9 | Манометр | 6 | |
| 10 | Насос циркуляционный сдвоенный IMP PUMPS | 1 | Описание |
| 11 | Клапан обратный межфланцевый | 1 | Описание |
| 12 | 1 | Описание | |
| 18 | Манометр ЭКМ | 1 |
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ: Схема используется при подаче перегретого теплоносителя от теплоисточника при недостаточном для элеваторного смешения перепаде давления между подающим и обратным трубопроводами: менее 0,06 МПа.
В схеме предусмотрено:
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:
2. Зависимая система отопления с регулирующим гидроэлеватором (0,06МПа ≤ ΔP ≤ 0,4МПа)
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ: Схема используется при подаче перегретого теплоносителя от теплоисточника при достаточном для функционирования гидроэлеватора перепаде давления между подающим и обратным трубопроводами: не менее 0,06 МПа и не более 0,4 МПа.
В схеме предусмотрено:
Возможность введения гибкого графика регулирования температуры воздуха впомещениях с учётом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон;
- обязательный контроль температуры обратного теплоносителя;
- поддержание температурного графика.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ: Регулирование температуры системы отопления в зависимости от температуры наружного воздуха происходит при перемещении конусной иглы и изменения площади проходного сечения отверстия воронки гидроэлеватора. В процессе работы контроллер периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, наружного воздуха и воздуха внутри помещения (если он есть). При увеличении (уменьшении) температуры аружного воздуха контроллер формирует выходной управляющий сигнал, дающий команду исполнительному механизму на закрытие (открытие). Шаговый двигатель риходит в движение и, конусная игла, перемещаясь, уменьшает (увеличивает) площадь роходного сечения. Результатом этого является то, что в суммарный поток поступает больше теплоносителя из обратного трубопровода для уменьшения температуры еплоносителя или подающего трубопровода для увеличения температуры. При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования вляется поддержание температурного графика.
ПРЕИМУЩЕСТВА:
Регулирующий элеватор не требует применения дополнительного насоса, так какодним из элементов его конструкции является струйный насос.
Применение регулирующих гидроэлеваторов снижает монтажные и эксплуатационные расходы и не приводит к нештатным ситуациям при сбоях в электропитании.
В аварийных случаях остановка насоса в системе отопления требует неотложных мер, чтобы не допустить замораживания системы. Схема с регулирующим гидроэлеватором лишена этого недостатка.
По состоянию на 01.01.11 г. в Беларуси и России работает более 52 тыс. систем регулирования с гидроэлеваторами.
3. Зависимая система отопления с смесительным трехходовым клапаном и циркуляционным насосом.
| Поз. | Наименование | Кол. | Описание |
| 1 | Регулятор температуры | 1 | Описание |
| 2 | 1 | Описание | |
| 3 | Датчик температуры теплоносителя | 2 | Описание |
| 4 | Датчик температуры наружного воздуха | 1 | Описание |
| 5 | Датчик температуры воздуха внутри помещения | 2 | Описание |
| 6 | Фильтр сетчатый магнитный | 2 | Описание |
| 7 | Кран шаровый | 5 | Описание |
| 8 | Термометр | 4 | |
| 9 | Манометр | 6 | |
| 10 | 1 | Описание | |
| 11 | Клапан обратный | 1 | Описание |
| 12 | 1 | Описание | |
| 18 | Манометр ЭКМ | 1 |
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ: Схема используется при подаче перегретого теплоносителя от теплоисточника при недостаточном для элеваторного смешения перепаде давления между подающим и обратным трубопроводами: менее 0,06 МПа и более 0,4 МПа.
В схеме предусмотрено:
Автоматическое переключение между основным и резервным насосом при отказеодного из насосов;
- возможность введения гибкого графика регулирования температуры воздуха в помещениях с учётом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон;
- обязательный контроль температуры обратного теплоносителя;
- поддержание температурного графика.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:
Регулирование температуры системы отопления происходит путем изменения пропускной способности клапана и подмешивания сетевой воды при помощи циркуляционного насоса.
В процессе работы контроллер периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик воздуха внутри помещения (если он есть) и датчик наружного воздуха, обрабатывает полученную информацию и формирует выходные управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие. Управляющее воздействие от контроллера изменяет величину открытия проходного сечения регулирующего клапана. При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования является поддержание температурного графика.
4. Зависимая система отопления с запорно-регулирующим клапаном и циркуляционным насосом (ΔP > 0,4МПа).
| Поз. | Наименование | Кол. | Описание |
| 1 | Регулятор температуры | 1 | Описание |
| 2 | Клапан запорно-регулирующий | 1 | Описание |
| 3 | Датчик температуры теплоносителя | 2 | Описание |
| 4 | Датчик температуры наружного воздуха | 1 | Описание |
| 5 | Датчик температуры воздуха внутри помещения | 2 | Описание |
| 6 | Фильтр сетчатый магнитный | 2 | Описание |
| 7 | Кран шаровый | 6 | Описание |
| 8 | Термометр | 4 | |
| 9 | Манометр | 6 | |
| 10 | Насос циркуляционный сдвоенный | 1 | Описание |
| 11 | Клапан обратный | 1 | Описание |
| 12 | 1 | Описание | |
| 18 | Манометр ЭКМ | 1 |
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ: Схема используется при подаче перегретого теплоносителя от теплоисточника при недостаточном для элеваторного смешения перепаде давления между подающим и обратным трубопроводами: более 0,4 МПа.
В схеме предусмотрено:
Автоматическое переключение между основным и резервным насосом;
- возможность введения гибкого графика регулирования температуры воздуха в помещениях с учётом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон;
- обязательный контроль температуры обратного теплоносителя;
- поддержание температурного графика.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ: Регулирование температуры системы отопления происходит путем изменения пропускной способности клапана и подмешивания сетевой воды при помощи циркуляционного насоса, установленного на прямом трубопроводе системы отопления. В процессе работы контроллер периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик воздуха внутри помещения (если он есть) и датчик наружного воздуха, обрабатывает полученную информацию и формирует выходные управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие. Управляющее воздействие от контроллера изменяет величину открытия проходного сечения регулирующего клапана. При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования является поддержание температурного графика.
5. Независимая система отопления с запорно-регулирующим клапаном и циркуляционным насосом.
| Поз. | Наименование | Кол. | Описание |
| 1 | Регулятор температуры | 1 | Описание |
| 2 | Клапан запорно-регулирующий | 1 | Описание |
| 3 | Датчик температуры теплоносителя | 2 | Описание |
| 4 | Датчик температуры наружного воздуха | 1 | Описание |
| 5 | Датчик температуры воздуха внутри помещения | 2 | Описание |
| 6 | Фильтр сетчатый магнитный | 2 | Описание |
| 7 | Кран шаровый | 4 | Описание |
| 8 | Термометр | 4 | |
| 9 | Манометр | 6 | |
| 10 | Насос циркуляционный сдвоенный | 1 | Описание |
| 11 | Клапан обратный | 1 | Описание |
| 12 | 1 | Описание | |
| 18 | Манометр ЭКМ | 1 |
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ: Схема используется при независимом подключении теплового пункта к теплосетям.
В схеме предусмотрено:
Эффективный пластинчатый теплообменник;
- автоматическое переключение между основным и резервным насосом при отказе одного из насосов;
- возможность введения гибкого графика регулирования температуры воздуха в помещениях с учётом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон;
- обязательный контроль температуры обратного теплоносителя;
- поддержание температурного графика.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ: Регулирование температуры системы отопления происходит путем изменения пропускной способности клапана. Следовательно, происходит изменение количества теплоносителя из сети теплоснабжения, проходящего через теплообменник. В процессе работы контроллер периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик наружного воздуха и воздуха внутри помещения (если он есть), обрабатывает полученную информацию и формирует выходные управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие. Управляющее воздействие от контроллера изменяет величину открытия проходного сечения регулирующего клапана. При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования является поддержание температурного графика.
ПРЕИМУЩЕСТВА:
Эффективная регулировка параметров теплопотребления в широких пределах, т.к.потребитель отвечает перед теплоснабжающей организацией только за параметры обратного теплоносителя.
Равномерная циркуляция теплоносителя по всем отопительным приборам.
6. Открытая система горячего водоснабжения с смесительным трехходовым клапаном и циркуляционным насосом.
| Поз. | Наименование | Кол. | Описание |
| 1 | Регулятор температуры | 1 | Описание |
| 2 | Клапан смесительный трехходовой | 1 | Описание |
| 3 | Датчик температуры теплоносителя | 2 | Описание |
| 6 | Фильтр сетчатый магнитный | 2 | Описание |
| 7 | Кран шаровый | 10 | Описание |
| 8 | Термометр | 7 | |
| 9 | Манометр | 9 | |
| 10 | Насос циркуляционный | 1 | Описание |
| 11 | Клапан обратный | 2 | Описание |
| 12 | 1 | Описание | |
| 17 | Дроссельная диафрагма | 1 | |
| 18 | Манометр ЭКМ | 1 |
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ: Схема применяется для оптимизации систем горячего водоснабжения с открытым водоразбором.
В схеме предусмотрено:
- возможность введения гибкого графика регулирования температуры горячей воды с учётом ночного времени, «нерабочего» время;
- На «нерабочее» время насос автоматически отключается.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ: Регулирование температуры теплоносителя ГВС происходит путем изменения пропускной способности клапана и подмешивания обратной сетевой воды. В процессе работы контроллер периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, обрабатывает полученную информацию и формирует выходные управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие.
ПРЕИМУЩЕСТВА: Обеспечение гарантированного давления в трубопроводе горячей воды за счётвозможности подпитки из обратного трубопровода в отопительный период. Наличие дроссельной шайбы перед обратным трубопроводом обеспечивает минимальную циркуляцию в контуре ГВС при отсутствии водоразбора и не допускает перегрева обратного теплоносителя.
МЕТОДИКА ПОДБОРА ДРОССЕЛЬНОЙ ШАЙБЫ: Согласно своду правил по проектированию и строительству СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» диаметр отверстий дроссельных диафрагм следует определять по формуле:
где d – диаметр отверстия дроссельной диафрагмы, мм; G – расчетный расход воды в трубопроводе, т/ч; ΔH - напор, гасимый дроссельной диафрагмой, м.
Минимальный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы должен приниматься равным 3 мм.
7. Закрытая система горячего водоснабжения с запорно-регулирующим клапаном и циркуляционным насосом.
| Поз. | Наименование | Кол. | - эффективный пластинчатый теплообменник;
Несмотря на морозы, можно увидеть как люди держат открытыми форточки — это говорит о несбалансированности отопительной системы в доме. Отопление работает без учета фактической необходимости: на улице резко потеплело, а батареи остались горячими. Открывая форточки жильцы фактически выкидывают деньги из окна, но что поделаешь, если ТЭЦ не может быстро сменить температуру. Если в доме есть тепловой пункт, то тепло от ТЭЦ будет потребляться по мере необходимости, а соотвественно платить за лишнее не придется.
Система погодного регулирования отопления позволяет экономить до 35% расхода тепловой энергии. Если учесть, что многоквартирный дом (управляющая компания, ЖСК, ТСЖ) платят за отопление в отопительный сезон от двухсот до четырехсот тысяч рублей в месяц, то экономию и комфорт от системы жильцы почувствуют уже через месяц!
Функционирование системы автоматического регулирования теплопотребления
Регулирование производится полностью в автоматическом режиме, при правильном подборе оборудования узел работает независимо от перепада давления на вводе, а благодаря насосной циркуляции теплоноситель достигает крайних стояков и радиаторов с требуемыми параметрами. В административных зданиях возможна организация понижения температуры воздуха в помещениях в ночное время, выходные и праздничные дни, что даст значительную дополнительную экономию.
Компоненты систем регулирования теплопотребления
Контроллер
— головной управляющий орган системы автоматизированного регулирования. Он связывает воедино весь комплекс приборов и устройств узла: в него стекаются данные о параметрах в системе и производится управление всеми исполнительными механизмами.
Регулирующий клапан
— основной рабочий орган узла регулирования. Может быть двух- или трехходовым. Его задача регулировать расход теплоносителя в подающем трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха.
Циркуляционный насос
— обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе отопления, благодаря чему, даже удаленные стояки имеют достаточное снабжение теплом. На узлах рекомендуется установка сдвоенных насосов, обеспечивающих безотказную работу всего комплекса.
Датчик температуры
— измерительный прибор, предназначенный для измерения температуры теплоносителя в системе отопления и наружного воздуха. Функционирование основано на изменении сопротивления материалов чувствительного элемента датчика в зависимости от температуры среды.
Назначение системы автоматического регулирования теплопотребления
— создание комфортных условий для проживания и работы в помещениях здания, за счет поддержания заданного температурного режима по датчикам, размещенным в контрольных помещениях зданий;
— экономия тепловой энергии за счет понижения температуры теплоносителя в ночные часы, в выходные и праздничные дни;
— экономия тепловой энергии за счет устранения вынужденных «перетопов» (подачи на объект теплоносителя с завышенной температурой теплоносителя) в переходные и межсезонные периоды;
— регулирование параметров теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха с минимальной инерцией. Гибкий температурный график возможен только для индивидуальных теплопунктов, температурный график тепловых сетей не предусматривает быстрого реагирования на изменение погодных условий (это связано со спецификой работы энергетического оборудования);
— регулирование температуры теплоносителя в обратном трубопроводе теплосети для исключения применения штрафных санкций со стороны энергоснабжающих организаций за превышение данной температуры;
— экономия за счет сокращение численности обслуживающего персонала;
Как это работает?
Датчик наружного воздуха (выведенный на теневую сторону улицы) измеряет уличную температуру. Два датчика на подающем и обратном трубопроводе измеряют температуру теплосети. Логический программируемый контроллер вычисляет необходимую дельту и управляя клапаном (КЗР) регулирует скорость потока теплоносителя. С целью защиты от полного перекрывания в клапане предусмотрена защита. Для предотвращения застоя стояков (попадания воздуха) насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе, через обратный клапан. Узел погодного регулирования также оборудован автоматическим воздухоотводчиком. Если теплосеть не имеет необходимого перепада (что бывает крайне редко), то проблема легко устраняется установкой автоматического балансировочного клапана.
Система имеет полнопроходной байпас и на 100% гарантирует отсутствие перебоев с теплоснабжением в зимнее время.
фирменном магазине .
Автоматическое регулирование потребления тепловой энергии позволяет создать комфортный тепловой режим при более качественном и точном регулировании. Автоматическое регулирование может осуществляться как на тепловом вводе в дом, так и индивидуально в каждой квартире.
Основной принцип автоматических систем заключается в регулировании расхода по измеряемой температуре. При регулировании на тепловом вводе используются измерения температуры наружного воздуха, при регулировании на радиаторах – температура внутри помещения. При увеличении температуры наружного воздуха и температуры внутри помещения расход теплоносителя автоматически пропорционально уменьшается и наоборот увеличивается при снижении температуры внутри помещения и наружного воздуха. За счет снижения величины расхода происходит уменьшение значение потребляемой тепловой энергии.
Регулирование на тепловом вводе производиться следующим образом. На специальный контроллер Рис.2, который является мозгом всей системы, приходит сигнал от датчика температуры наружного воздуха. Далее в контроллере вычисляется необходимое значение температуры теплоносителя Т3в при данной температуре наружного воздуха Тнв. Существует зависимость или график зависимости между температурой наружного воздуха и температурой теплоносителя, которая и программируется в контроллере. Сигнал от датчика фактической температуры теплоносителя Т3 сравнивается с вычисленным значением Т3в и если фактическое значение превышает вычисленное.значение температуры по графику, то регулирующий клапан начинает уменьшать расход до тех пор пока температуры Т3 и Т3в не будут равны.
Понижение температуры воды T3 происходит за счет смешения воды с более низкой температурой из обратного трубопровода в подающий. Расход в системе отопления при этом вне зависимости от положения регулирующего клапана остается постоянным за счет циркуляционного насоса установленного на перемычке между подающим и обратным трубопроводом.
Помимо регулирования по графику температуры в подающем трубопроводе, можно одновременно поддерживать график температуры обратной воды. При таком регулировании обеспечивается заданная зависимость разности температур от температуры наружного воздуха. Дополнительно может быть установлен переход с дневного на ночной режим, т.е. снижение температуры в подающем трубопроводе в ночные часы, но данный режим подходит в основном только для объектов, где ночью отсутствуют люди. В жилых домах должен поддерживаться постоянный тепловой режим.
Индивидуальное автоматическое регулирование на радиаторах достигается при помощи использования радиаторных терморегуляторов. Радиаторный терморегулятор представляет собой регулирующий клапан, устанавливаемый на входе в радиатор по ходу воды. Воздействие на клапан происходит механически при помощи терморегулирующего элемента. Принцип действия терморегулирующего элемента основан на расширении/сжатии газа или жидкости в баллоне терморегулятора при увеличении/снижении температуры внутри помещения. Достаточно установить настройку радиаторного терморегулятора на комфортную температуру, и он автоматически будет поддерживать необходимый расход через радиатор для получения постоянной заданной температуры воздуха в помещении. Диапазон настройки терморегуляторы достаточно велик от 6 до 26 °C. Минимальная настойка предохраняет радиатор от замораживания. Комфортной температурой считается 20 °C при длительном отсутствии людей в помещении её можно уменьшить до 17 °C, а затем обратно вернуть настройку. Нагрев помещения на недостающие три градуса происходит в течение часа. При установке радиаторного терморегулятора вы получаете следующие возможности:
– создание индивидуального комфорта в помещениях, что сохраняет здоровье людей, так как нет колебаний температуры
– исключение «перетопов», не нужно открывать форточки, так как температура в помещении поддерживается постоянной на заданном уровне
– экономия потребляемой тепловой энергии, получаемая за счет уменьшения расхода через отопительные приборы.
Конечно, необходимо сочетать автоматическое регулирование на тепловом вводе с установкой автоматических радиаторных терморегуляторов для получения максимального экономического эффекта при создании комфортных условий в помещениях.
Экономия тепловой энергии
Сейчас все больше людей задумываются о вопросах энергосбережения. И в этом нет ничего удивительного – зачем переплачивать за отопление, когда на этом можно экономить? Самый простой вариант экономия тепловой энергии – установка счетчиков (узлов учета тепловой энергии). Данный способ применяется уже на протяжении 10 лет и позволяет снизить оплату за тепловую энергию на 20-30 %. Практика показала, что в среднем, установка узла учета тепловой энергии для многоквартирного жилого дома окупается в течение одного отопительного сезона. Если вы уже установили узел учета тепловой энергии и ощутили какой эффект это дает – не останавливайтесь. Можно пойти в этом вопросе дальше. Существует несколько способов снижения потребления энергоресурсов, а как следствие сокращение своих затрат.
Основные способы экономии энергии: автоматическое регулирование температуры теплоносителя в системе отопления и сокращение теплопотерь ограждающих конструкции.
Первый способ экономии энергии, получаемый при установке системы автоматического регулирования, объясняется двумя факторами. Во-первых, автоматическое регулирование позволяет поддерживать оптимальную температуру в помещении, исходя из температуры наружного воздуха, сокращая расход теплоносителя из теплосети в периоды резких колебаний температуры. Это происходит за счет повторного использования части теплоносителя в системе отопления здания, так как для обеспечения необходимой температуры требуется гораздо меньшее количество теплоносителя из теплосетей. Этот вариант подходит для жилых, общественных и административных зданий. Во-вторых, для производственных предприятий, благодаря автоматическому регулированию, мы можем устанавливать необходимую нам температуру теплоносителя в то время, когда помещение не используется (в ночное время, праздничные и выходные дни). Таким образом, происходит сокращение расхода тепловой энергии, а, следовательно – экономия тепловой энергии. Утвержденные нормативы потребления тепловой энергии в настоящее время не отражают реального картины потребления теплоносителя зданиями и являются завышенными.
Установка узла учета тепловой позволяет перейти к расчетам за фактическое потребленное количество энергоресурса, а также заняться снижением его потребления.
Регулирование подачи теплоносителя энергоснабжающей организацией осуществляется не в полном объеме, что приводит к явному перерасходу энергоресурса, а как следствие затрат на отопление.
Наличие хорошо работающей системы автоматизации отпуска тепловой энергии непосредственно в здании, а также правильная организация и наладка системы отопления позволяют значительно снизить потребление тепловой энергии для нужд отопления. При подключении системы отопления здания по зависимой схеме (без ЦТП) затраты на отопление можно сократить до 50 % в переходный период, а при подключении системы отопления по независимой схеме (регулирование на ЦТП) затраты можно снизить на 10-15 % в зависимости от качества регулирования на ЦТП. Также устройство автоматизации отпуска тепловой энергии позволит добиться оптимально комфортных условий внутри жилых помещений, улучшив условия проживания жителей.
Актуальность систем автоматического регулирования расхода тепловой энергии
Необходимо отметить, что пароводяное теплоснабжение очень специфично, требует одновременного решения вопросов гидродинамики и теплопередачи; кроме того, тепловая энергия – особенный вид энергии, ее параметры должны контролироваться в обоих направлениях от источника к потребителю и наоборот, поэтому применение систем автоматического регулирования предлагаем рассматривать с учетом технико-экономических приоритетов.
Экономический смысл установки систем автоматического регулирования существует как и без установки приборов учета, так и после установки приборов учета тепловой энергии.
В первом случае система регулирования, регулируя расход тепловой энергии существенно снижает затраты теплоснабжающих организаций в то время как потребители оплачивают тепло по утвержденному тарифу.
Во втором случае потребители оплачивают за фактически потребленное тепло с учетом экономии, которая составляет в среднем от 10% до 30%. Повсеместно устанавливаются общедомовые приборы коммерческого учета тепла. Установка только теплосчетчиков не может уменьшить суммарные затраты на производство и передачу тепловой энергии. Действительно, если теплосчетчики будут установлены всюду, потребители все равно будут оплачивать поставщику тепла все издержки.
Большие резервы экономии имеются в социальной сфере: поликлиники, школы, в общественных, административных зданиях, прежде всего потому, что в них имеются периоды отсутствия людей в отапливаемых помещениях, во время которых возможно задавать заниженные параметры обеспечения теплом и горячей водой без нарушения комфорта в рабочее время. Т.е. при пуско-наладочных работах системы регулирования, например, в школе, возможно сразу заложить экономичный режим потребления тепла этим объектом на период зимних каникул.
В жилых домах неприменимо программное снижение температуры в помещениях. Но имеется возможность раздельного регулирования фасадов одного здания при разных условиях воздействия солнечного освещения и других климатических факторов. Для этого используется двухконтурные регуляторы температуры, в каждый контур которого вводится одинаковая программа регулирования.
Важным фактором энергосбережения для многих объектов является ликвидация осенне-весенних перетопов, когда для целей подготовки горячей воды на объекты подается теплоноситель с заведомо завышенной температурой при положительных температурах наружного воздуха, выше так называемой точки «срезки» температурного графика. В домах, где имеется бойлер для подготовки горячей воды, поскольку в периоды отсутствия разбора горячей воды теплоноситель циркулирует через бойлер-теплообменник напрасно, снижая также его эксплуатационный ресурс, кроме того, изменения параметров теплоисточника очень инерционно распространяются по тепловой сети, что корректируется внутридомовыми регуляторами температуры. По санитарным нормам требуются различные температурные условия в помещениях, а это не всегда реализуется при одинаковой температуре теплоносителя. С учетом всех этих факторов необходимо модернизировать системы теплопотребления с помощью современных систем качественно-количественного регулирования.
В идеальном случае существует эффект от применения систем автоматического регулирования вплоть до каждого отопительного прибора, стояка, калорифера и т.д. Наш более чем многолетний опыт подтверждает эффективность их применения.
Оборудование и его применение
Энергосберегающее оборудование позволяет создавать системы различного назначения и сложности: одно- и двухконтурные, с дополнительными функциями управления насосами или накопления и обработки статистической информации о ходе процесса регулирования. Но за всем этим должен стоять комплексный экономический подход, который включает следующие параметры: учет взаимовлияния объектов и систем теплоснабжения, санитарно-гигиенические требования, комфорт, снижение эксплуатационных издержек, достоверность теплоучета и экономия топливно-энергетических ресурсов. Системы автоматического регулирования включают в себя электронные регуляторы температуры, датчики температуры, электроприводы с импульсным шаговым двигателем, регулирующую и запорно-регулируюшую арматуру. К последней относятся запорно-регулирующие клапаны, смесительные регулирующие клапаны и регулирующие гидроэлеваторы.
Важную роль здесь играют регуляторы температуры, посредством которых осуществляется управление регулирующими звеньями. С 2010 года выпускается регулятор температуры РТ-2010, представляющий собой обновленный и усовершенствованный вариант предшественника РТ-2000А и имеющий дополнительно возможность установки интерфейса RS485; исполнительный механизм для клапанов и элеваторов МЭП-3500, отличающийся от своих предшественников и конкурентов не только конструктивом, но и набором дополнительных функций.
Схема с регулирующим гидроэлеватором очень распространена для объектов, получающих с теплоисточника перегретый теплоноситель. Не допускается применять ее только на объектах с гидравлическими проблемами где перепад давления между подающим и обратным трубопроводом менее 6 метров водяного столба (0,06 МПа). Элеваторы РГ обеспечивают качественное регулирование за счет смещения прямого и обратного теплоносителя. Регулирующий элеватор не требует применения дополнительного насоса, так как одним из элементов его конструкции является струйный насос. Поэтому применение регулирующих гидроэлеваторов, особенно на объектах ЖКХ, снижает монтажные и эксплуатационные расходы и не приводит к нештатным ситуациям при сбоях в электропитании. В аварийных случаях остановка насоса в системе отопления требует неотложных мер, чтобы не допустить замораживания системы. Схема с регулирующим гидроэлеватором лишена этого недостатка и исключаются затраты насоса и на строительно-монтажные работы следовательно значительно ниже.
Для других схем отопления имеется большая гамма запорно-регулирующих клапанов. Если, в соответствии с техническими условиями на объекте установка насоса необходима, то насос может быть установлен на обратном трубопроводе или перемычке. Однако данную схему нельзя применять на теплопунктах, подключенных к ЦТП (график теплоснабжения – 95˚/70˚ С).
Применение запорно-регулирующих клапанов наиболее эффективно в системах автоматического регулирования, допускающих 100%-ное перекрытие подачи теплоносителя. Прежде всего, это – горячее водоснабжение.
Распространены открытые системы ГВС, они сложно поддаются регулировке. По нашему опыту применение двухходовых клапанов не обеспечивает требуемые параметры по температуре горячей воды, обратного теплоносителя и по уровню шумов. Ввиду этого нами предлагаются трехходовые смесительные клапаны КСТ.
На базе энергосберегающего оборудования производим и компактные блочные тепловые пункты, объединяющие в той или иной степени многие схемные решения.
Одним из важнейших направлений, которое в последнее время стало актуальным и востребованным – диспетчеризация объектов регулирования. Так же на базе оборудования предусмотрена возможность реализации подобных систем. Разработаны и широко используются регуляторы температуры РТ-2010, РТ-2000А, которые снабжены интерфейсом RS232 (RS485), по средствам которого имеется возможность удаленного управления систем регулирования.
На сегодняшний день на базе регуляторов уже смонтированы и запущены системы диспетчеризации, включающие кроме регулирования (регуляторы температуры) еще и учет (теплосчетчики).
Разработанные исполнительные механизмы клапанов МЭП-3500 могут снабжаться токовым выходом, дополнительными релейными выходами для определения положения механизма. Это существенно выделяет этот привод на фоне конкурентов. Установка в привода МЭП-3500 интерфейса RS485 позволяет включить их в общую систему диспетчеризации на ряду с регулятором температуры и счетчиком. К реализации подобного проекта уже проявляется интерес со стороны организаций, занимающихся разработкой контроллеров диспетчерского контроля и сбора данных с объектов.
Экономическая эффективность от автоматизации ИТП
При проектировании ИТП кроме требований СНиП проектировщик должен руководствоваться техническими условиями на теплоснабжение объекта с четкими данными о гидравлических параметрах и температурных графиках. Вне зависимости от изготовителя системы автоматического регулирования могут включать комплект регуляторов с датчиками, запорно-регулирующие и смесительные клапаны, насосы, шкафы автоматики и управления, КИП, прочую арматуру. Одним контроллером там, где это необходимо, управляются системы отопления и ГВС.
Рассмотрим применение регуляторов температуры в жилых зданиях. При расчете экономической эффективности применения регулятора температуры отопления с регулирующим гидроэлеватором для 108-квартирного здания экономия составляет 11%, установка оборудования окупается за 0,78 года. В расчете использован только один фактор – перерасход тепла из-за осенне-весенних перетопов. Если второй контур системы регулирования задействован на регулирование тепловой энергии для подогрева горячей воды экономический эффект еще возрастет.
Экономические показатели системы регулирования отопления и ГВС: суммарная экономия составляет более 15%, окупаемость от внедрения системы регулирования – менее 0,5 года.
Расчеты показывают, что для домов с числом квартир 80 и более затраты на внедрение систем автоматического регулирования окупаются менее, чем за 1 год. На объектах, где удельные затраты на энергосберегающее оборудование и его монтаж на 1 Гкал больше срок окупаемости увеличивается, например при числе квартир менее 80 или на небольших объектах социальной сферы. Рассмотрим для примера детский сад. Система автоматического регулирования отоплением включает регулирующий гидроэлеватор и микропроцессорный блок управления им по сигналам с термодатчиков. Окупаемость проекта – 0,94 года. Преимущества данной схемы:
– высокая надежность и безаварийность даже при временном пропадании электропитания, т.к. элеватор выполняет и функцию насоса;
– возможность введения гибкого графика регулирования с учетом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон;
– оптимизация температурного комфорта в помещениях благодаря возможности задания предварительного натопа перед рабочим временем;
– обязательный контроль параметров обратного теплоносителя.
Если на аналогичном объекте имеется подготовка горячей воды и установить регулятор расхода на ГВС, то удельные затраты на автоматизацию теплопункта будут ниже: электронный блок используется тот же, добавляется к нему датчик температуры горячей воды и для ГВС дополнительно используется запорно-регулирующий клапан. Экономический эффект возрастает до 30% при окупаемости 0,72 года.
Все технико-экономические расчеты, особенно при внедрении новых проектных решений, мы поверяем с помощью специальных средств мониторинга, данных коммерческого приборного учета.
В заключении хотелось бы отметить, что сбережение топливно-энергетических ресурсов на основе использования систем автоматического программного регулирования теплопотребления реализуемо и экономически оправдано. Этому процессу нет альтернативы.
Приобрести широкий спектр современного оборудования для автоматизации по выгодным ценам можно в нашем фирменном магазине .
В соответствии с требованиями нормативной документации и ФЗ №261 "Об энергосбережении…" должна стать нормой, как для объектов нового строительства, так и для существующих зданий, так как это является основным инструментом управления теплоснабжением. Сегодня такие системы, вопреки сложившемуся мнению, вполне доступны для большинства потребителей. Они функциональны, обладают высокой надежностью и позволяют оптимизировать процесс потребления тепловой энергии. Срок окупаемости затрат на установку оборудования находится в пределах одного года.
Система автоматического регулирования теплопотребления () позволяет снизить потребление тепловой энергии за счет следующих факторов:
- Устранения поступления в здание избытков тепловой энергии (перетопов);
- Снижения температуры воздуха в ночное время;
- Снижения температуры воздуха в праздничные дни.
Укрупненные показатели экономии тепловой энергии от применения САРТ, установленного в индивидуальном тепловом пункте () здания представлены рис. №1.
Рис.1 Общая экономия достигает 27% и более*
*по данным ООО НПП “Элеком”
Основные элементы классической САРТ в общем виде показаны на рис. №2.
Рис.2 Основные элементы САРТ в ИТП*
*вспомогательные элементы условно не показаны
Назначение погодного контроллера:
- Измерение температур наружного воздуха и теплоносителя;
- Управление клапаном КЗР в зависимости в соответствии с заложенными программами (графиками) регулирования;
- Обмен данными с сервером.
Назначение подмешивающего насоса:
- Обеспечение постоянного расхода теплоносителя в системе отопления;
- Обеспечение переменного подмеса теплоносителя.
Назначение клапана КЗР: управление поступлением теплоносителя из тепловой сети.
Назначение датчиков температуры: измерение температур теплоносителя и наружного воздуха.
Дополнительные опции:
- Регулятор перепада давления. Регулятор предназначен для поддержания постоянного перепада давления теплоносителя и позволяет исключить отрицательное влияние нестабильного перепада давления тепловой сети на работу САРТ. Отсутствие регулятора перепада давления может привести к неустойчивому функционированию системы, снижению экономического эффекта и срока службы оборудования.
- Датчик температуры воздуха в помещении. Датчик предназначен для контроля температуры воздуха внутри помещения.
- Сервер сбора данных и управления. Сервер предназначен для удаленного контроля работоспособности оборудования и коррекции отопительных графиков по показаниям датчиков температуры воздуха внутри помещения.
Принцип работы классической схемы САРТ состоит в качественном регулировании, дополненном количественным регулированием. Качественное регулирование - это изменение температуры теплоносителя, поступающего в систему отопления здания, а количественное регулирование - это изменение количества теплоносителя, поступающего из тепловой сети. Происходит этот процесс таким образом, что количество теплоносителя, поступаемого из тепловой сети, меняется, а количество теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, остается постоянным. Таким образом, сохраняется гидравлический режим системы отопления здания и происходит изменение температуры теплоносителя, поступающего в отопительные приборы. Сохранение гидравлического режима постоянным является необходимым условием для равномерного прогрева здания и эффективной работы системы отопления.
Физически процесс регулирования происходит так: погодный контроллер, в соответствии с заложенными в него индивидуальными программами регулирования и в зависимости от текущих температур наружного воздуха и теплоносителя, подает управляющие воздействия на клапан КЗР. Приходя в движение, запорный орган клапана КЗР уменьшает или увеличивает расход сетевой воды из тепловой сети по подающему трубопроводу до узла смешения. Одновременно с этим, за счет насоса в узле смешения, производится пропорциональный отбор теплоносителя из обратного трубопровода и подмешивание его в подающий, что при сохранении гидравлики системы отопления (количества теплоносителя в системе отопления) приводит к требуемым изменениям температуры теплоносителя, поступающего в радиаторы отопления. Процесс снижения температуры поступающего теплоносителя, уменьшает количество тепловой энергии, которая отбирается в единицу времени от радиаторов отопления, что и приводит к экономии.
Схемы САРТ в ИТП зданий у разных производителей могут непринципиально отличаться, но во всех схемах основными элементами являются: погодный контроллер, насос, клапан КЗР, датчики температуры.
Хочется отметить, что в условиях экономического кризиса все большее количество потенциальных заказчиков становятся чувствительными к цене. Потребители начинают искать альтернативные варианты с наименьшим составом оборудования и стоимостью. Иногда на этом пути возникает ошибочное желание сэкономить на установке подмешивающего насоса. Такой подход не оправдан для САРТ, монтируемых в ИТП зданий.
Что произойдет если не установить насос? А произойдет следующее: в результате работы клапана КЗР гидравлический перепад давления и, соответственно, количество теплоносителя в системе отопления будут постоянно меняться, что неизбежно приведет к неравномерному прогреву здания, неэффективной работе отопительных приборов и риску остановки циркуляции теплоносителя. Кроме этого, при отрицательных температурах наружного воздуха может произойти “размораживание” системы отопления.
Экономить на качестве погодного контроллера так же не стоит, т.к. современные контроллеры позволяют выбирать такой график управления клапаном, который при сохранении комфортных условий внутри объекта, позволяет получить значительные объемы экономии тепловой энергии. Сюда входят такие эффективные программы управления теплопотреблением как: устранение перетопов; снижение потребления в ночные часы и нерабочие дни; устранение завышения температуры обратной воды; защита от “размораживания” системы отопления; коррекция отопительных графиков по температуре воздуха в помещении.
Подводя итог сказанному, хочется отметить важность профессионального подхода к выбору оборудования системы погодного автоматического регулирования теплопотребления в ИТП здания и еще раз подчеркнуть, что минимально достаточными основными элементами такой системы являются: насос, клапан, погодный контроллер и датчики температуры.
23-летний опыт выполнения работ, система качества ИСО 9001, лицензии и сертификаты на производство и ремонт средств измерений, допуски СРО (проектирование, монтаж, энергоаудит), аттестат аккредитации в области обеспечения единства измерений и рекомендации клиентов, включая государственные органы, муниципальные администрации, крупные промышленные предприятия, позволяют предприятию «ЭЛЕКОМ» реализовывать высокотехнологичные решения для энергосбережения и повышения энергетической эффективности с оптимальным соотношением цена/качество.
