ООО В«ГСКМВ» – инженерное оборудование мировых производителей

Статьи

Балансировка систем отопления и охлаждения



Современные системы, как правило, оснащены высокоэффективными источниками тепла или холода, дорогими радиаторами или фэнкойлами, медными трубами, качественной арматурой, микропроцессорными системами управления.
Хотя отопительные и охлаждающие системы и состоят из лучших компонентов, постоянно выявляются проблемы:
  • недостаточное или избыточное отопление
  • низкая эффективность охлаждения
  • неравномерный "разогрев" приборов после снижения температуры
  • слишком большие колебания температуры воздуха
  • высокое потребление топлива/электроэнергии
  • шум
  • неправильное функционирование регулирующих клапанов (например, пропорциональные регуляторы работают в режиме открыто-закрыто) и вообще всей автоматики
  • частым возникновение аварий или аварийных состояний и т.п.
Вышеуказанные проблемы нельзя ставить в вину отдельным компонентам, поскольку часто не выполняются условия их эксплуатации и технически невозможно обеспечить их правильное функционирование. Для хорошей работы всей системы необходимо выполнение трех основных гидравлических условий:
  1. Номинальный расход должен быть обеспечен во всех частях системы
  2. Перепад давления на клапанах не должен значительно изменяться
  3. Расход должен быть совместим во всех узловых точках системы
Решение этих задач просто - нужно сбалансировать расход.
 
О балансировке систем много говорится, однако не практике этот вопрос все еще недооценивается. Балансировка не реализуется комплексно с необходимой тщательностью. В проектах часто отсутствуют балансировочные клапаны в самых нужных местах, при реализации происходят ошибки в подключении или замена арматуры на более дешевую и в большинстве случаев не удается комплексно сбалансировать систему. Так даже тщательно рассчитанный проект уже теряет свою действенность и путь для возникновения проблем открыт.
 
В (табл. 1) приведена зависимость температуры воздуха в помещении от расхода теплоносителя. Чтобы температура воздуха была 20 С, при -26 С на улице и температуре горячей воды 90 С, расход воды через радиатор должен быть 130 кг/ч. При 50% расхода воды температура будет лишь 12 С. Для поддержания комнатной температуры в диапазоне +/- 1 С, расход не должен отличаться на - 10% и +15% от номинального, температура обратки должна лежать в диапазоне +/-1,5 С от номинального значения.
 
Расход легко вычислить по формуле (1)
G=3,6Q/cΔT (1),
где G - расход воды в кг/ч, Q - тепловой поток (теплопотери) в Вт, с - теплоемкость воды (обычно принимается равной 4,19),
ΔТ - разность температур между подачей и обраткой в С
 
Табл. 1
 
Современные системы отопления просто немыслимы без термостатических клапанов с термостатическими головками. Они необходимы для гидравлической и тепловой устойчивости системы и для автоматического поддержания заданной комфортной температуры воздуха в помещении. Причем по желанию, температуру можно снижать, например на ночь до 14-16 С для лучшего сна и для экономии энергии. Экономия достигается и при появлении дополнительных источников энергии, например солнце, электроприборы, люди и т.п.
Для двухтрубных насосных систем отопления рекомендуется использовать термостатические клапаны с предварительной настройкой, например V-Exact, производимый немецким заводом Heimeier, входящим к концерн IMI plc.
 
Двухтрубная система отопления значительно превосходит однотрубную по качеству работы и возможностям экономии энергии. В экономически развитых странах однотрубные системы имеют очень ограниченное применение для небольших систем. При выборе термостатических клапанов важно помнить, что это регулирующий механизм, причем рабочий ход штока 0,44 мм. Неточное исполнение и большие допуски в конструкции дешевых моделей приводят к тому, что клапан не работает и проку от него не больше чем от шарового. Лучше использовать качественные клапаны проверенных производителей, таких как Heimeier (Германия). Корпуса клапанов сделаны из бронзы, значительно превосходящей по стойкости к коррозии латунь, а шток имеет двойное сальниковое уплотнение.
 
В (табл. 2) даны настройки клапанов V-Exact для разных расходов (для перепада давления 10 кПа). 
Для удобства указаны также мощности радиаторов (для ΔТ 20 С).
 
Таблица 2
 
Конечно же при гидравлических расчетах необходимо увязывать радиаторы внутри стояка, учитывая потери давления в трубах и местных сопротивлениях, но если в качестве отправной точки принять 10 кПа и учесть, что при расчете Кv из перепада давления извлекается квадратный корень формула (2), с хорошей степенью точности для не очень больших (например модулей) и коллекторных систем можно пользоваться (таблицей 2).
 
Kv=0,01*V/(Δp)1/2 (2), где V - объемный расход воды в л/ч (практически совпадает с массовым), Dp потеря давления на клапане в кПа.
 
Размер термостатического клапана и его настройка выбираются исходя из перепада давления на нем и необходимого расхода. 
При недостаточном расходе перепад давления на клапане мал, а при перерасходе значительно возрастает, что приводит к шумам.
Обычно принимается, что перепад давления на термостатическом клапане не должен превышать 30 кПа. Как видно уже при 60- 70% перерасхода воды могут возникнуть проблемы с шумом (см. табл. 1 последний столбец).
Для наладки правильных расходов по стоякам и ветвям необходимо устанавливать балансировочные клапаны с возможностью измерения реальных расходов прибором CBIII. С помощью балансировочных клапанов STAD (Ду 10-50) и STAF (Ду 20-300), производства шведского подразделения IMI plc TA Hydronics, легко решается задача гидравлической увязки циркуляционных колец, достаточно по диаграмме подобрать требуемую настройку клапана. Ориентировочно настройку клапана можно найти также из (таблицы 3).
В большинстве случаев размер клапана совпадает с размером трубы.
 
Таблица 3.
 
Концепция гидравлической балансировки TA Hydronics основана на структурированном строительстве трубопроводных сетей, благодаря которым можно однозначно определить и задать расход через ее отдельные части. Основным элементом этой структуры является так называемый модуль. Собственно, речь идет о единице, с параллельными нагрузками внутри. Гидравлику в модульной структуре легко считать, поскольку каждый модуль просчитывается отдельно и независимо от других, а увязка модулей между собой проводится путем определения настроек балансировочных клапанов.
 
Произвольно сложная трубопроводная сеть состоит из подобных модулей, хотя иерархически они могут находиться на разных уровнях. На этом месте необходимо упомянуть абсолютную основу концепции балансировки и модульного построения сети. 
Верной установкой балансировочных клапанов таких параллельно подключаемых нагрузок мы достигнем лишь верного соотношения распределения расходов между отдельными нагрузками, но не верной абсолютной величины данной расхода. Поэтому каждому модулю должен быть придан один общий клапан, который в терминологии TA Hydronics называется клапаном-партнером. 
Клапан-партнер включен в серию, то есть он является партнером каждого балансировочного клапана в данном модуле. Установкой правильного расхода клапаном-партнером мы достигаем одновременно правильного расхода всеми клапанами (а потому и нагрузками) в модуле.
 
В (таблице 4) приведены типичные проблемы в системах и пути их решения. Как видно балансировка позволяет решить их с максимальной эффективностью и экономией средств. Отметим, что установка термостатических и балансировочных клапанов позволяет не только обеспечить комфорт в помещении, но и экономить 20-40% энергии.
 
Табл. 4


2012-09-18

Все статьи

Запрос на предоставление информации

Поля, отмеченные (*) обязательны для заполнения.

*

*

*

Введите защитный код:

*

Заказать обратный звонок

Поля, отмеченные (*) обязательны для заполнения.

*

*

*

Введите защитный код:

*



Time, sec: 0.035923004150391
2.25mb