Выбираем систему регулирования теплопотребления с максимальной эффективностью. Что такое благоприятная комнатная температура? ИТП для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции

Отделка

6.1 Нормы теплопотребления, пути теплосбережения .

6.2 Классификация систем теплоснабжения.

6.3. Выбор теплоносителя: водяные и паровые системы теплоснабжения.

6.4. Системы отопления.

6.5 Системы горячего водоснабжения.

6.6. Сравнение открытых и закрытых систем теплоснабжения.

6.7. Правила присоединения теплопотребителей к тепловой сети.

6.8. Сверхдальняя транспортировка теплоты.

6.9. Системы регулирования централизованного теплоснабжения.

6.10. Автоматизированный тепловой пункт (АТП).

6.11 Тепловые сети.

6.12 Гидравлические удары в водяных сетях.

Приложение: Пример проекта автоматизированного теплового пункта.

6.1. Нормы теплопотребления, пути теплосбережения.

Нагрузка на отопительную систему непостоянна и зависит от температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.д.

Технологическая нагрузка и горячее водоснабжение имеют, как правило, круглогодичную нагрузку. Но в течении суток и эти нагрузки неравномерны.

Для обеспечения нормального температурного режима во всех отапливаемых помещениях обычно устанавливают гидравлический и температурный режим тепловой сети по наиболее неблагоприятным условиям, т.е. принимается, что в помещении нет других внутренних выделений, кроме теплоты на отопление. Но тепло выделяют люди, кухонные и другие бытовые приборы, печи, сушилки, двигатели и т.д.

Поддержание оптимальной температуры в помещении возможно только лишь при индивидуальной автоматизации, т.е. при установке авторегуляторов непосредственно на нагревательных приборах и вентиляционных калориферах.

При определении расхода теплоты на отопление исходят не из минимального значения наружной температуры, когда-либо наблюдавшейся в данной местности, а из так называемого расчетного значения наружной температуры для отопления t но, равной средней температуре наиболее холодных пятидневок, взятых из восьми наиболее холодных зим за 50-летний период. (Для Пермиt но =-34 ˚С, продолжительность отопительного сезона 226 суток (5424 часа), расчетная температура для системы вентиляцииt нв =-20 ˚С, средняя температура отопительного сезонаt ср =-6,4 ˚С, средняя температура самого холодного месяцаt срх =-15,1 ˚С, средняя температура самого жаркого месяцаt срж =+18,1 ˚С, средняя температура в 13:00 самого жаркого месяцаt сутж =+21,8 ˚С, нормируемая температура горячей воды в местах водоразбора должна поддерживаться не ниже 55 и не выше 80 ˚С в открытых системах теплоснабжения не ниже 50 и не выше 75 ˚С в закрытых системах). Средненедельный расход теплоты бытового ГВС рассчитывается:

где
-теплоемкость воды,
=4190 Дж/(кг*К),

=24*3600=86400 сек – длительность подачи горячей воды,

=1,2 – коэффициент, учитывающий выстывание горячей воды в сети.

Норма расхода горячей воды (СНиП 02.04.01-85) на одного жителя средненедельная a=105 литров (115 литров при повышенном благоустройстве). При отсутствии данных принимают температуру водопроводной воды в отопительный периодt х =5 ˚С, в летний периодt х =15 ˚С.

Для ориентировочных расчетов можно принять расчетную тепловую нагрузку на одного жителя жилых зданий в районе Сибири, Урала и Севера европейской части России:

на отопление и вентиляцию – 1,44 кДж/с (1,23 Мкал/ч)

на ГВС– 0,32 кДж/с (0,275 Мкал/ч)

Годовой расход теплоты на 1-го жителя

на отопление и вентиляцию – 13,90 Гдж (3,22 Гкал)

на ГВС – 8,15 (1,95 Гкал)

Нагрузка горячего водоснабжения ЖКХ имеет, как правило, в рабочие дни небольшие пики внутренние, большие пики в вечерние часы (с 17 до 21), пробелы в дневные и поздние ночные часы. Пиковая нагрузка превышает среднесуточную в 2-3 раза. В выходные дни суточный график горячего водоснабжения имеет более равномерное заполнение.

В связи с ростом цен на энергоресурсы, увеличением тарифов на тепловую энергию все вынуждены уделять внимание энергосбережению. Обязательность установки тепловых приборов у производителей и потребителей сегодня ни у кого не вызывает сомнения. Счётчик, не являясь средством экономии тепловой энергии, является средством правильного замера её расходов, даёт разницу между расчётной нагрузкой, определённой по нормам СНиП, и фактическим теплопотреблением, устраняет тем самым расходы потребителя на оплату непроизводительных потерь при транспортировке тепле, а иногда и при производстве.

В силу отсутствия ранее достаточно надёжных средств измерения теплоты, а в большей мере, в силу абсолютный незаинтересованности в определении фактического теплопотребления, расчётные нормативные нагрузки, заложенные в соответствующих СНиП для определения количества отопительных приборов, выбора пропускной способности трубопроводов, стали мерилом коммерческого расчёте за потребление тепла, а также воды и газа. Такой подход к коммерческому учёту не может быть правомерным.

Основой для коммерческих расчётов при отсутствии тепловых счётчиков должны стать фактические замеры, производимые производителем с участием потребителя, или удельные расходы, определённые на базе обработки статистических данных фактических замеров.

Это касается и систем водоснабжения. Например, ОАО «Новогор-Прикамье» (бывшее муниципальное предприятие г.Перми «Водоканал») перекачивает 500тыс. кубических метров питьевой воды, затрачивая 151 млн. кВт/ час электроэнергии. Стоки перекачивают 26 насосных станций, затрачивая 40 млн. кВт/ час электроэнергии. На предприятии эксплуатируются 67 высоковольтных эл. двигателей мощностью 51 тыс. кВт. Внедрение ЧРЭП на ряде объектов позволило более, чем в два раза уменьшить количество аварий, уменьшить расход электроэнергии на 30%, срок окупаемости приводов 2-2,5 года.

Учет сам по себе не приводит к снижению потерь тепловой и иной энергии. Однако точные и достоверные временные цифры потребления приводят к анализу, заставляют задуматься о возможности экономии.

Отпуск теплоты на тепловых пунктах является одним из основных технологических процессов теплоснабжения. Однако в отличие от других процессов теплоснабжения (производство теплоты, подготовка воды, транспортирование теплоносителя, защита тепловых сетей и др.) объем и уровень автоматизации управления отпуском теплоты существенно отстают от современных требований обеспечения высокого качества, экономичности и надежности теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения. В связи с этим имеют место дискомфортные условия в отапливаемых помещениях и перерасход теплоты и топлива. В настоящее время отпуск теплоты регулируется практически только на источниках (центральное регулирование). В незначительном количестве объектов применяют регулирование температуры воды в системах горячего водоснабжения. На источнике применяют, как правило, качественный метод регулирования по изменению температуры наружного воздуха. Однако этот вид регулирования осуществляют не на всем диапазоне наружных температур.

В относительно теплое время года в системах теплоснабжения, имеющих двухтрубные тепловые сети, из-за горячего водоснабжения температура теплоносителя на источнике поддерживается постоянной: не ниже 70 °С для закрытых систем, и не ниже 60 °С для открытых. При отсутствии устройств регулирования у потребителя в систему отопления поступает вода с повышенной температурой. что вызывает перегрев отапливаемого здания. Дискомфорт в отапливаемых помещениях (перегрев в одних и недогрев в других) происходит также вследствие невозможности учета при центральном регулировании действия ветра и солнечной радиации, а также избыточных бытовых тепловыделений.

Ниже рассмотрены причины перерасхода теплоты при отсутствии автоматизации.

Перерасход в теплый период года [осенне-весенний период] составляет примерно 2 -3%

2. Невозможность учета бытовых тепловыделений при центральном графике регулирования может увеличить перерасход теплоты до 15 - 17 %.

Значительная экономия теплоты при любом способе регулирования может быть достигнута за счет снижения температуры воздуха в отапливаемых помещениях производственных и административно-общественных зданий в нерабочие дни и в ночное время, а в жилых домах - в ночное время. Снижение температуры воздуха в жилых зданиях в ночное время на 2 - 3 °С не ухудшает санитарно-гигиенические условия и в то же время дает экономию в размере 4 - 5 %. В производственных и административно-общественных зданиях экономия теплоты за счет снижения температуры в нерабочее время достигается в еще большей степени. Температура в нерабочее время может поддерживаться на уровне 10 - 12 °С.

Общая экономия теплоты при автоматическом регулировании ее отпуска системам отопления может составить до 35 % годового расхода.

Следует отметить, что автоматизация отпуска теплоты позволит стабилизировать гидравлический и тепловой режимы всей системы теплоснабжения.

При отсутствии регуляторов температуры горячей воды (у водонагревателей в закрытых системах теплоснабжения или у смесительных устройств в открытых системах горячего водоснабжения) ее величина, как правило, не соответствует требуемой (она или значительно ниже, или значительно выше требуемой). В обоих случаях имеет место перерасход теплоты: в первом случае вследствие слива воды потребителями, во-втором из-за повышенного теплосодержания. По СНиП 2.04.01-85 температура воды у потребителей должна быть не ниже 50 °С в закрытых системах теплоснабжения и 60 °С - в открытых. Следует отметить, что отсутствие регуляторов температуры горячей воды приводит к дестабилизации гидравлического режима в тепловой сети и повышению температуры обратной воды при отсутствии водоразбора. Устанавливаемые вместо регуляторов дроссельные шайбы (рассчитанные на некоторую оптимальную величину водоразбора) не могут обеспечить снижение расхода сетевой воды у потребителя при прекращении водозабора.

Перерасход теплоты в системах горячего водоснабжения при отсутствии регуляторов может составить 10 - 15 % годового потребления теплоты на горячее водоснабжение.

Как показывают расчеты, при экономии теплоты только в размере 10 % автоматические устройства и оборудование, установленные на центральных тепловых пунктах, окупаются в течение 1 - 1,5 года.

С начала развития централизованного теплоснабжения в нашей стране в качестве основного метода регулирования отпуска тепла был принят метод центрального качественного регулирования по основному виду тепловой нагрузки. В течение длительного времени основным видом тепловой нагрузки являлась нагрузка отопления, присоединяемая к тепловой сети по зависимой схеме через водоструйные элеваторы. Центральное качественное регулирование заключалась в поддержании на источнике теплоснабжения температурного графика, обеспечивающего в течение отопительного сезона заданную внутреннюю температуру отапливаемых помещений при неизменном расходе сетевой воды. Такой температурный график, называемый отопительным, широко применяется в системах теплоснабжения и в настоящее время.

С появлением нагрузки горячего водоснабжения минимальная температура воды в тепловой сети была ограничена величиной, необходимой для подачи в систему горячего водоснабжения воды с температурой не ниже 60°С, требуемой по СНиП, т.е. величиной 70-75°С в закрытых системах и 60-65°С в открытых системах теплоснабжения, несмотря на то, что по отопительному графику требуется теплоноситель более низкой температуры. «Срезка» отопительного температурного графика при указанных температурах и отсутствии местного количественного регулирования расхода воды на отопление приводит к перерасходу тепла на отопление при повышенных наружных температурах т.е. возникают так называемые весеннее-осенние «перетопы». Появление нагрузки горячего водоснабжения привело не только к ограничению нижнего предела температуры сетевой воды, но и к другим нарушениям условий, принятых при расчете отопительного температурного графика. Так, в закрытых и открытых системах теплоснабжения, в которых отсутствуют регуляторы расхода сетевой воды на отопление, расход воды на горячее водоснабжение приводит к изменению сопротивления сети, расходов воды в сети, располагаемых напоров и в конечном счете расходов воды в системах отопления. В двухступенчатых последовательных схемах включения подогревателей нагрузка горячего водоснабжения приводит к снижению температуры воды, поступающей в системы отопления. В этих условиях отопительный температурный график не обеспечивает требуемую зависимость расхода тепла на отопление от наружной температуры. Именно поэтому основной задачей регулирования отпуска тепла в системах теплоснабжения является поддержание заданной температуры воздуха в отапливаемых помещениях при изменяющихся в течение отопительного сезона внешних климатических условий и заданной температуре воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, при изменяющимся в течение суток расходе этой воды.

Учитывая концепцию теплоснабжения на ближайшие годы (и десятилетия?) основанную на сохранении принципов теплофикации и, в то же время, уход от безусловного соблюдения графика центрального качественного регулирования во всем диапазоне температур наружного воздуха (т.е. топим столько, на сколько хватает топлива), в последние годы активно проводится политика модернизации существующих систем потребления тепла с целью адаптации их к реальным условиям централизованного теплоснабжения при невыдерживании графика температур, а также оптимизации режимов теплопотребления. Существует только три принципиально различных метода регулирования отпуска тепловой энергии на нужды теплоснабжения: качественный, количественный и качественно-количественный. При качественном методе регулирования температура теплоносителя изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, а расход теплоносителя остается постоянным. При количественном методе регулирования, наоборот, температура теплоносителя остается постоянной, а расход теплоносителя в системе теплопотребления изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха. Качественно-количественный принцип регулирования сочетает в себе оба названных метода. В свою очередь все эти методы подразделяются на центральное регулирование (на источнике тепла) и местное регулирование. На сегодняшний день, давайте скажем прямо, фактически свершился вынужденный переход от качественного регулирования к качественно-количественному. И для того, чтобы обеспечить в этих условиях температуру внутри помещений согласно СНиП, а также сэкономить потребляемую тепловую энергию, особенно в весенний и осенний периоды отопительного сезона и модернизируются системы теплопотребления, т.е. решаются проблемы «перетопов» и «недотопов» с помощью современных микропроцессорных систем регулирования с применением качественно-количественного принципа регулирования.

СП «ТЕРМО-К» ООО на протяжении последних 10-и лет производит и поставляет для этих целей , а также исполнительные органы для него – с электроприводами «МЭП ТЭРМ» .

«МР-01» – является микропроцессорным полностью программируемым потребителем изделием с символьно-цифровой индикацией и предназначен для автоматического управления подачей тепла в системы отопления и горячего водоснабжения ЦТП, ИТП жилых, общественных и производственных зданий. «МР-01» может одновременно управлять 3-мя регулирующими клапанами типа «КС» и 2-мя насосами, позволяет реализовать ПИ и ПИД законы регулирования и различные алгоритмы управления. Через RS485 «МР-01» может быть связан с ПЭВМ для создания автоматизированной системы сбора данных и управления. В целях упрощения монтажных работ в «МР-01» уже встроены управляющие реле к которым непосредственно подключаются регулирующие клапаны «КС» и насосы, т.е. отпадает необходимость устанавливать дополнительные шкафы с управляющей электроаппаратурой со специальной степенью защиты, ведь сам корпус «МР-01» выполнен в пылебрызгозащищенном исполнении и соответствует степени защиты IР54 по ГОСТ 14254-96. С 2006г. выпускается усовершенствованная модификация МР-01 отличающаяся повышенной защитой от внешних электрических воздействий и удобством монтажа.

«МР-01» легко и быстро перенастраивается на следующие функции регулирования:

Функции регулирования для систем ГВС:

- поддержание температуры горячей воды по заданной температурной уставке;
- поддержание температуры горячей воды по заданной температурной уставке с контролем от превышения температуры в обратном трубопроводе после подогревателя ГВС;
- ночное понижение температуры горячей воды по заданной программе;
- управление насосами ГВС (смена включения насосов основного и резервного с заданным периодом или периодическая прокрутка резервного насоса; включение/выключение насоса по заданной программе с учетом рабочих и выходных дней для каждого дня недели).

Функции регулирования для систем отопления:

- погодное регулирование, регулирование температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха;
- снижение температуры в помещении ночью и натоп с учетом рабочих и выходных дней (время-температурный режим управления для каждого дня недели);
- управление насосами отопления (смена включения насосов основного и резервного или периодическая прокрутка резервного насоса; включение / выключение насоса по датчику давления, по датчику температуры, по заданной программе);
- регулирование температуры теплоносителя в зависимости от температуры в помещении (пофасадное регулирование);
- регулирование температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха с контролем температуры в обратном трубопроводе и защитой системы отопления от размораживания.

Опыт эксплуатации более 5000 регуляторов потребления тепловой энергии у различных потребителей показал их высокую надежность и эффективность. Затраты по их установке окупаются, как правило, в течение одного отопительного периода.

Для того, чтобы облегчить работу проектных и монтажных организаций, нашим предприятием разработан альбом типовых решений по применению систем регулирования, где мы рекомендуем 19 схем и подробно расписываем в каких случаях их необходимо применять исходя как из требований действующей нормативно-технической документации к проектированию систем теплопотребления, так и личного опыта приобретенного в последние семь лет в процессе сотрудничества с энергоснабжающими организациями Республики Беларусь, Украины и России.

Генеральный директор СП «ТЕРМО-К» ООО Е. М. Наумчик

B Системe KAN-therm Tacker (мокрый метод), трубы крепятся к пенополистиролу KAN-therm с пленкой, специальными шпильками при помощи оснастки для монтажа шпилек (анг. tacker). Новинки - пенополистирольные плиты толщиной 50 мм, а также обоймы шпилек, сваренных между собой, значительно облегчающих работу с помощью оснастки для монтажа шпилек и сокращающих время монтажа системы.

Система отопления и водоснабжения KAN-therm

Система KAN-therm предназначена для внутреннего оборудования холодного и горячего водоснабжения, а также центрального и подпольного отопления из труб LPE, PE-Xc, PE-Xc/AL/PE-Xc.

Регулирование теплопотребления зданий - реальная экономия тепла

1. От чего зависит потребление энергии?

Потребление энергии, прежде всего, обусловлено потерями зданием тепла и направлено на их компенсацию, чтобы поддержать желаемый уровень комфорта.

Теплопотери зависят:
от климатических условий окружающей среды;

от конструкции здания и от материалов, из которых они изготовлены;

от условий комфортной среды.

Часть потерь компенсируется внутренними источниками энергии (в жилых зданиях это работа кухни, бытовых приборов, освещения). Остальная часть потерь энергии покрывается системой отопления. Какие потенциальные действия можно предпринять по уменьшению потребления энергии?

ограничение потерь тепла путем снижения теплопроводности ограждающих конструкций здания (герметизация окон, утепление стен, крыш);
поддержание подходящей постоянной, комфортной температуры в помещении только тогда, когда там находятся люди;
снижение температуры в ночное время или в период, когда в помещении нет людей;
улучшение использования «свободной энергии» или внутренних источников тепла.

2. Что такое благоприятная комнатная температура?

По оценкам специалистов, ощущение «удобной температуры» связано с возможностью тела избавиться от энергии, производимой им.

При нормальной влажности ощущение «удобной теплоты» соответствует температуре около +20°С. Это среднее между температурой воздуха и температурой внутренней поверхности окружающих стен. В плохо изолированном здании, стены которого на внутренней поверхности имеют температуру +16°С, воздух должен быть нагрет до температуры +24°С, чтобы получить благоприятную температуру в комнате.

Ткомф = (16 + 24) / 2 = 20°C

3. Системы отопления подразделяются на:

Закрытые, когда теплоноситель проходит в здании только через приборы отопления и используется только на нужды нагрева; открытые, когда теплоноситель используется для отопления и для нужд горячего водоснабжения. Как правило, в закрытых системах отбор теплоносителя на какие-либо нужды запрещен.

4. Система радиаторов

Системы радиаторов бывают однотрубные, двухтрубные и трехтрубные. Однотрубные - используются, в основном, в бывших республиках СССР и в Восточной Европе. Разработаны для упрощения системы труб. Существует великое множество однотрубных систем (с верхней и нижней разводкой), с перемычками или без них. Двухтрубные - уже появились в России, а ранее имели распространение в странах Западной Европы. Система имеет одну подающую и одну отводящую трубу, а каждый радиатор снабжается теплоносителем с одинаковой температурой. Двухтрубные системы легко регулировать.

5. Качественное регулирование

Существующие в России системы теплоснабжения проектируются на постоянный расход (так называемое качественное регулирование). Отопление базируется на системе с зависимым присоединением к магистралям с постоянным расходом и гидроэлеватором, который уменьшает статическое давление и температуру в трубопроводе к радиаторам путем смешения обратной воды (в 1,8 - 2,2 раза) с первичным потоком в подающем трубопроводе.
Недостатки:
невозможность учета реальной потребности в тепле конкретного здания в условиях колебания давления (или перепада давления между подачей и обраткой);
управление по температуре идет из одного источника (тепловая станция), что приводит к перекосам при распределении тепла во всей системе;
большая инерционность систем при центральном регулировании температуры в подающем трубопроводе;
в условиях нестабильности давления в поквартальной сети гидроэлеватор не обеспечивает надежную циркуляцию теплоносителя в системе отопления.

6. Модернизация систем отопления

Модернизация систем отопления включает в себя следующие мероприятия:
Автоматическое регулирование температуры теплоносителя на вводе в здание, в зависимости от температуры наружного воздуха с обеспечением насосной циркуляции теплоносителя в системе отопления.
Учет количества потребленного тепла.
Индивидуальное автоматическое регулирование теплоотдачи отопительных приборов путем установки на них термостатических вентилей.

Рассмотрим подробно первый пункт мероприятий.

Автоматическое регулирование температуры теплоносителя реализуется в автоматизированном узле управления. Принципиальная схема одного из возможных вариантов построения узла представлена на рисунке 1. Существует достаточно много разновидностей схем построения узла. Это обусловлено конкретными конструкциями здания, системы отопления, различными условиями эксплуатации.

В отличие от элеваторных узлов, устанавливаемых на каждой секции здания, автоматизированный узел целесообразно устанавливать один на здание. С целью минимизации капитальных затрат и удобства размещения узла в здании, максимальная рекомендуемая нагрузка на автоматизированный узел не должна превышать 1,2 - 1,5 Гкал/час . При большей нагрузке рекомендуется устанавливать сдвоенные, симметричные или несимметричные по нагрузке узлы.

Принципиально, автоматизированный узел состоит из трех частей: сетевой, циркуляционной и электронной.
Сетевая часть узла включает в себя клапан регулятора расхода теплоносителя, клапан регулятора перепада давления с пружинным регулирующим элементом (устанавливается по необходимости) и фильтры.
Циркуляционная часть состоит из циркуляционного насоса и обратного клапана (если клапан необходим).
Электронная часть узла включает регулятор температур (погодный компенсатор), обеспечивающий поддержание температурного графика в системе отопления здания, датчик температуры наружного воздуха, датчики температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и редукторный электропривод клапана регулирования расхода теплоносителя.

Контроллеры отопления были разработаны в конце 40-х годов XX века и, с тех пор, принципиально отличается лишь их исполнение (от гидравлических, с механическими часами, до полностью электронных микропроцессорных устройств).

Основная идея, заложенная в автоматизированный узел - поддержание отопительного графика температуры теплоносителя, на который рассчитана система отопления здания, независимо от температуры наружного воздуха. Поддержание температурного графика наряду с устойчивой циркуляцией теплоносителя в системе отопления осуществляется путем подмеса необходимого количества холодного теплоносителя из обратного трубопровода в подающий с помощью клапана с одновременным контролем температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах внутреннего контура системы отопления.

Совместная деятельность сотрудников ЗАО «ПромCервис» и ПКО «Прамер» (г. Самара) в области разработки контроллеров отопления привела к созданию прототипа специализированного контроллера , на базе которого в 2002 году был создан узел регулирования теплоснабжения административного здания ЗАО «ПромСервис» для отработки алгоритмической, программной и аппаратной частей управляющего системой контроллера.

Контроллер представляет собой микропроцессорный прибор, способный автоматически управлять тепловыми узлами, содержащими до 4 контуров отопления и горячего водоснабжения.

Контроллер обеспечивает:

Счет времени работы прибора с момента включения (с учетом сбоя питания не более двух суток);
преобразование сигналов подключенных преобразователей температуры (термометров сопротивления или термопар) в значения температуры воздуха и теплоносителя;
ввод дискретных сигналов;
генерацию управляющих сигналов для управления частотными преобразователями;
генерацию дискретных сигналов для управления реле (0 - 36 В; 1 А);
генерацию дискретных сигналов для управления силовой автоматикой (220 В; 4 А);
отображение на встроенном индикаторе значений параметров системы, а также значений текущих и архивных значений измеренных параметров;
выбор и настройку системных параметров управления;
передачу и настройку системных параметров работы по удаленным линиям связи.

Измеряя параметры системы, контроллер обеспечивает управление тепловым режимом здания, воздействуя на электропривод регулирующего клапана (клапанов) и, если это предусмотрено системой, на циркуляционный насос.

Регулирование реализуется по заданному температурному графику отопления с учетом реальных измеренных значений температур наружного воздуха и воздуха в контрольном помещении здания. При этом система автоматически производит коррекцию выбранного графика с учетом отклонения температуры воздуха в контрольном помещении от заданного значения. Контроллер обеспечивает снижение на заданную глубину тепловой нагрузки здания в заданный промежуток времени (режим выходного дня и ночной режим). Возможность ввода аддитивных поправок к измеряемым значениям температур позволяет адаптировать режимы работы системы регулирования к каждому объекту с учетом его индивидуальных характеристик. Встроенный двустрочный индикатор обеспечивает просмотр измеренных и заданных параметров посредством простого и понятного пользовательского меню. Архивные значения параметров можно просматривать как на индикаторе, так и передавать их на компьютер по стандартному интерфейсу. Предусмотрены функции самодиагностики системы и калибровки каналов измерения.

Узел учета и регулирования теплоснабжения административного здания ЗАО «ПромСервис» спроектирован и смонтирован летом 2002 года на закрытой системе отопления с нагрузкой до 0,1 Гкал/час с однотрубной системой радиаторов. Несмотря на относительно небольшие габариты и этажность здания, система отопления содержит некоторые особенности. На выходе из теплового узла система имеет несколько петель горизонтальной разводки на этажах. При этом существует разделение системы отопления на контуры по фасадам здания. Коммерческий учет потребленного тепла обеспечивается теплосчетчиком СПТ-941К, в составе которого: термометры сопротивления типа ТСП-100П; преобразователи расхода ВЭПС-ПБ-2; тепловычислитель СПТ-941. Для визуального контроля температуры и давления теплоносителя используются комбинированные стрелочные приборы Р/Т.

Система регулирования состоит из следующих элементов:
контроллера К;
поворотного клапана с электроприводом ПКЭ;
циркуляционного насоса Н;
датчиков температуры теплоносителя в подающем Т3 и обратном Т4 трубопроводах;
датчика температуры наружного воздуха Тн;
датчика температуры воздуха в контрольном помещении Тк;
фильтра Ф.

Датчики температуры необходимы для определения реальных текущих значений температур для принятия решения контроллером об управлении клапаном ПКЭ на их основе. Насос обеспечивает устойчивую циркуляцию теплоносителя в системе отопления здания при любом положении регулирующего клапана.

Ориентируясь на теплотехнические параметры системы отопления (температурный график, давление в системе, условия работы) в качестве регулирующего элемента был выбран поворотный трехходовой клапан HFE с электроприводом АМВ162 производства фирмы «Данфосс». Клапан обеспечивает смешение двух потоков теплоносителя и работает при условиях: давление - до 6 бар, температура - до 110°С, что вполне соответствует условиям использования. Применение трехходового регулирующего клапана позволило отказаться от установки обратного клапана, традиционно устанавливаемого на перемычку в системах регулирования. В качестве циркуляционного насоса используется бессальниковый насос UPS-100 фирмы «Грундфос». Датчики температуры - стандартные термометры сопротивления ТСП. Для защиты клапана и насоса от воздействия механических примесей используется магнитно-механический фильтр ФММ. Выбор импортного оборудования обусловлен тем, что перечисленные элементы системы (клапан и насос) зарекомендовали себя как надежное и неприхотливое в эксплуатации оборудование в достаточно тяжелых условиях. Несомненным преимуществом разработанного контроллера является то, что он способен работать и электрически стыкуется как с достаточно дорогим импортным оборудованием, так и позволяет использовать широко распространенные отечественные приборы и элементы (например, недорогие, по сравнению с импортными аналогами, термометры сопротивления).

7. Некоторые результаты эксплуатации

Во-первых . За период эксплуатации узла регулирования с октября 2002 г. по март 2003 г. не зафиксировано ни одного отказа какого-либо элемента системы. Во-вторых . Температура в рабочих помещениях административного здания поддерживалась на комфортном уровне и составила 21 ± 1 °С при колебаниях температуры наружного воздуха от +7°С до -35°С. Уровень температуры в помещениях соответствовал заданной, даже при условии подачи из теплосети теплоносителя с заниженной относительно температурного графика температурой (до 15°С). Температура теплоносителя в подающем трубопроводе менялась за это время в пределах от +57°С до +80°С. В-третьих . Применение циркуляционного насоса и балансировки контуров системы позволило достичь более равномерного теплоснабжения помещений здания. В-четвертых . Система регулирования позволила при соблюдении комфортных условий в помещениях здания снизить общее количество потребленного тепла.

Если рассмотреть изменение режима теплоснабжения в течение суток и недели при активированных функциях контроллера понижения температуры теплоносителя на подаче в ночные часы и выходные дни, то получается следующее. Контроллер позволяет эксплуатирующему персоналу выбирать длительность ночного режима и его «глубину», то есть величину понижения температуры теплоносителя относительно заданного температурного графика в заданный период времени исходя из особенностей здания, графика работы персонала и т.д. Например, эмпирическим путем нам удалось подобрать следующий ночной режим. Начало в 16 часов, окончание в 02 часа.

Понижение температуры теплоносителя на 10°С. Какие же получились результаты? Снижение потребления тепла в ночной режим составляет 40 - 55% (зависит от температуры наружного воздуха). При этом температура теплоносителя в обратном трубопроводе снижается на 10 - 20 °С, а температура воздуха в помещениях - всего на 2-3°С. В первый час после окончания ночного режима начинается режим повышенного теплоснабжения «натоп», при котором потребление тепла относительно стационарного значения достигает 189%. Во второй час - 114%. С третьего часа - режим стационарный, 100%. Эффект экономии значительно зависит от температуры наружного воздуха: чем выше температура, тем сильнее выражен эффект экономии. Например, снижение теплопотребления при введении «ночного» режима при температуре наружного воздуха около -20°С составляет 12,5%. При повышении среднесуточной температуры эффект может достигать и 25%. Аналогичная, но еще более выгодная ситуация возникает при реализации режимов «выходного дня», когда задается понижение температуры теплоносителя на подаче в выходные дни. Нет необходимости поддерживать комфортную температуру во всем здании, если в нем никого нет.

Выводы

Полученный опыт эксплуатации системы регулирования показал, что экономия потребляемого тепла при регулировании теплоснабжения, даже при несоблюдении температурного графика теплоснабжающей организацией, реальна и может достигать при определенных погодных условиях до 45% в месяц.
Использование разработанного прототипа контроллера позволило упростить систему регулирования и снизить ее стоимость.
В системах отопления с нагрузкой до 0,5 Гкал/час возможно использование достаточно простой и надежной семиэлементной системы регулирования, способной обеспечить реальную экономию средств, при сохранении комфортных условий в здании.

Простота работы с контроллером и возможность задания с клавиатуры многих параметров позволяет оптимально настроить систему регулирования, исходя из реальных теплофизических характеристик здания и желаемых условий в помещениях.
Эксплуатация системы регулирования в течение 4,5 месяцев показала надежную, устойчивую работу всех элементов системы.

ЛИТЕРАТУРА
Контроллер РАНК-Э. Паспорт.
Каталог автоматических регуляторов для систем теплоснабжения зданий. ЗАО «Данфосс». М., 2001 г., с.85.
Каталог «Бессальниковые циркуляционные насосы». «Грундфосс», 2001 г.

С. Н. Ещенко, к.т.н., технический директор ЗАО «ПромСервис», г. Димитровград. Контакты: [email protected]

Индивидуальный представляет собой целый комплекс устройств, располагаемый в отдельном помещении, включающий в себя элементы теплового оборудования. Он обеспечивает подключение к тепловой сети этих установок, их трансформацию, управление режимами теплопотребления, работоспособность, распределение по типам потребления теплоносителя и регулирование его параметров.

Тепловой пункт индивидуальный

Тепловая установка, занимающаяся или отдельных его частей, является индивидуальным тепловым пунктом, или сокращенно ИТП. Предназначен он для обеспечения горячим водоснабжением, вентиляцией и теплом жилых домов, объектов жилищно-коммунального хозяйства, а также производственных комплексов.

Для его функционирования потребуется подключение к системе водо- и тепло-, а также электроснабжения, необходимого для активации циркуляционного насосного оборудования.

Малый тепловой пункт индивидуальный может использоваться в доме на одну семью или небольшом строении, подключенном непосредственно к централизованной сети теплоснабжения. Такое оборудование рассчитано на отопление помещений и подогрев воды.

Большой индивидуальный тепловой пункт занимается обслуживанием больших или многоквартирных строений. Мощность его находится в пределах от 50 кВт до 2 МВт.

Основные задачи

Тепловой пункт индивидуальный обеспечивает выполнение следующих задач:

Учет расхода тепла и теплоносителя.
Защита системы теплоснабжения от аварийного увеличения параметров теплоносителя.
Отключение системы теплопотребления.
Равномерное распределение теплоносителя по системе теплопотребления.
Регулировка и контроль параметров циркулирующей жидкости.
Преобразование вида теплоносителя.

Преимущества

Высокая экономичность.
Многолетняя эксплуатация индивидуального теплового пункта показала, что современное оборудование этого типа, в отличие от других неавтоматизированных процессов, потребляет на 30% меньше
Эксплуатационные затраты снижаются примерно на 40-60%.
Выбор оптимального режима теплопотребления и точная наладка позволят до 15% сократить потери тепловой энергии.
Бесшумная работа.
Компактность.
Габаритные размеры современных тепловых пунктов напрямую связаны с тепловой нагрузкой. При компактном размещении индивидуальный тепловой пункт с нагрузкой до 2 Гкал/час занимает площадь в 25-30 м 2 .
Возможность расположения данного устройства в подвальных малогабаритных помещениях (как в существующих, так и во вновь построенных зданиях).
Процесс работы полностью автоматизирован.
Для обслуживания этого теплового оборудования не требуется высококвалифицированный персонал.
ИТП (индивидуальный тепловой пункт) обеспечивает в помещении комфорт и гарантирует эффективное энергосбережение.
Возможность установки режима, ориентируясь на время суток, применения режима выходного и праздничного дня, а также проведения погодной компенсации.
Индивидуальное изготовление в зависимости от требований заказчика.

Учет тепловой энергии

Основой энергосберегающих мероприятий является прибор учета. Требуется этот учет для выполнения расчетов за количество потребляемой тепловой энергии между теплоснабжающей компанией и абонентом. Ведь очень часто расчетное потребление значительно больше фактического по причине того, что при расчете нагрузки поставщики тепловой энергии завышают их значения, ссылаясь на дополнительные расходы. Подобных ситуаций позволит избежать установка приборов учета.

Назначение приборов учета

Обеспечение между потребителями и поставщиками энергоресурсов справедливых финансовых взаиморасчетов.
Документирование параметров системы теплоснабжения, таких как давление, температура и расход теплоносителя.
Контроль за рациональным использованием энергосистемы.
Контроль за гидравлическим и тепловым режимом работы системы теплопотребления и теплоснабжения.

Классическая схема прибора учета

Счетчик тепловой энергии.
Манометр.
Термометр.
Термический преобразователь в обратном и подающем трубопроводе.
Первичный преобразователь расхода.
Сетчато-магнитный фильтр.

Обслуживание

Подключение считывающего устройства и последующее снятие показаний.
Анализ ошибок и выяснение причин их появления.
Проверка целостности пломб.
Анализ результатов.
Проверка технологических показателей, а также сравнение показаний термометров на подающем и обратном трубопроводе.
Долив масла в гильзы, чистка фильтров, проверка контактов заземления.
Удаление загрязнений и пыли.
Рекомендации по правильной эксплуатации внутренних сетей теплоснабжения.

Схема теплового пункта

В классическую схему ИТП входят следующие узлы:

Ввод тепловой сети.
Прибор учета.
Подключение системы вентиляции.
Подключение отопительной системы.
Подключение горячего водоснабжения.
Согласование давлений между системами теплопотребления и теплоснабжения.
Подпитка подключенных по независимой схеме отопительных и вентиляционных систем.

При разработке проекта теплового пункта обязательными узлами являются:

Прибор учета.
Согласование давлений.
Ввод тепловой сети.

Комплектация другими узлами, а также их количество выбирается в зависимости от проектного решения.

Системы потребления

Стандартная схема индивидуального теплового пункта может иметь следующие системы обеспечения тепловой энергией потребителей:

Отопление.
Горячее водоснабжение.
Отопление и горячее водоснабжение.
Отопление, и вентиляция.

ИТП для отопления

ИТП (индивидуальный тепловой пункт) - схема независимая, с установкой пластинчатого теплообменника, который рассчитан на 100% нагрузку. Предусмотрена установка сдвоенного насоса, компенсирующего потери уровня давления. Подпитка отопительной системы предусмотрена от обратного трубопровода тепловых сетей.

Данный тепловой пункт может быть дополнительно укомплектован блоком горячего водоснабжения, прибором учета, а также другими необходимыми блоками и узлами.

ИТП для ГВС

ИТП (индивидуальный тепловой пункт) - схема независимая, параллельная и одноступенчатая. Комплектацией предусмотрены два теплообменника пластинчатого типа, работа каждого из них рассчитана на 50% нагрузки. Предусмотрена также группа насосов, предназначенных для компенсации понижения давления.

Дополнительно тепловой пункт может оснащаться блоком отопительной системы, прибором учета и другими необходимыми блоками и узлами.

ИТП для отопления и ГВС

В данном случае работа индивидуального теплового пункта (ИТП) организована по независимой схеме. Для отопительной системы предусмотрен теплообменник пластинчатый, который рассчитан на 100%-ную нагрузку. Схема горячего водоснабжения - независимая, двухступенчатая, с двумя теплообменниками пластинчатого типа. С целью компенсации снижения уровня давления предусмотрена установка группы насосов.

Подпитка отопительной системы происходит с помощью соответствующего насосного оборудования из обратного трубопровода тепловых сетей. Подпитка горячего водоснабжения выполняется от системы холодного водоснабжения.

Кроме того, ИТП (индивидуальный тепловой пункт) укомплектован прибором учета.

ИТП для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции

Подключение тепловой установки выполняется по независимой схеме. Для отопительной и вентиляционной системы используется теплообменник пластинчатый, рассчитанный на 100%-ную нагрузку. Схема горячего водоснабжения - независимая, параллельная, одноступенчатая, с двумя пластинчатыми теплообменниками, рассчитанными на 50% нагрузки каждый. Компенсация понижения уровня давления осуществляется посредством группы насосов.

Подпитка отопительной системы происходит из обратного трубопровода тепловых сетей. Подпитка горячего водоснабжения выполняется из системы холодного водоснабжения.

Дополнительно индивидуальный тепловой пункт в многоквартирном доме может оборудоваться прибором учета.

Принцип работы

Схема теплового пункта напрямую зависит от особенностей источника, снабжающего энергией ИТП, а также от особенностей обслуживаемых им потребителей. Наиболее распространенной для данной тепловой установки является закрытая система горячего водоснабжения с подключением отопительной системы по независимой схеме.

Индивидуальный тепловой пункт принцип работы имеет такой:

По подающему трубопроводу теплоноситель поступает в ИТП, отдает тепло подогревателям системы отопления и горячего водоснабжения, а также поступает в вентиляционную систему.
Затем теплоноситель направляется в обратный трубопровод и по магистральной сети поступает обратно для повторного использования на теплогенерирующее предприятие.
Некоторый объем теплоносителя может расходоваться потребителями. Для восполнения потерь на источнике тепла в ТЭЦ и котельных предусмотрены системы подпитки, которые в качестве источника тепла используют системы водоподготовки данных предприятий.
Поступающая в тепловую установку водопроводная вода протекает через насосное оборудование системы холодного водоснабжения. Затем некоторый ее объем доставляется потребителям, другой нагревается в подогревателе горячего водоснабжения первой ступени, после этого направляется в циркуляционный контур горячего водоснабжения.
Вода в циркуляционном контуре посредством циркуляционного насосного оборудования для горячего водоснабжения передвигается по кругу от теплового пункта к потребителям и обратно. При этом по мере необходимости потребители отбирают из контура воду.
В процессе циркуляции жидкости по контуру она постепенно отдает собственное тепло. Для поддержания на оптимальном уровне температуры теплоносителя его регулярно нагревают во второй ступени подогревателя горячего водоснабжения.
Отопительная система также является замкнутым контуром, по которому происходит движение теплоносителя с помощью циркуляционных насосов от теплового пункта к потребителям и обратно.
В процессе эксплуатации могут возникать утечки теплоносителя из контура отопительной системы. Восполнением потерь занимается система подпитки ИТП, которая использует первичные тепловые сети в качестве источника тепла.

Допуск в эксплуатацию

Чтобы подготовить индивидуальный тепловой пункт в доме к допуску в эксплуатацию, необходимо представить в Энергонадзор следующий перечень документов:

Действующие технические условия на подключение и справку об их выполнении от энергоснабжающей организации.
Проектную документацию со всеми необходимыми согласованиями.
Акт ответственности сторон за эксплуатацию и разделение балансовой принадлежности, составленный потребителем и представителями энергоснабжающей организации.
Акт о готовности к постоянной или временной эксплуатации абонентского ответвления теплового пункта.
Паспорт ИТП с краткой характеристикой систем теплоснабжения.
Справку о готовности работы прибора учета тепловой энергии.
Справку о заключении договора с энергоснабжающей организацией на теплоснабжение.
Акт о приемке выполненных работ (с указанием номера лицензии и даты ее выдачи) между потребителем и монтажной организацией.
лица за безопасную эксплуатацию и исправное состояние тепловых установок и тепловых сетей.
Список оперативных и оперативно-ремонтных ответственных лиц по обслуживанию тепловых сетей и тепловых установок.
Копию свидетельства сварщика.
Сертификаты на используемые электроды и трубопроводы.
Акты на скрытые работы, исполнительную схему теплового пункта с указанием нумерации арматуры, а также схемы трубопроводов и запорной арматуры.
Акт на промывку и опрессовку систем (тепловые сети, отопительная система и система горячего водоснабжения).
Должностные и технике безопасности.
Инструкции по эксплуатации.
Акт допуска в эксплуатацию сетей и установок.
Журнал учета КИПа, выдачи нарядов-допусков, оперативный, учета выявленных при осмотре установок и сетей дефектов, проверки знаний, а также инструктажей.
Наряд из тепловых сетей на подключение.

Меры безопасности и эксплуатация

У обслуживающего тепловой пункт персонала должна быть соответствующая квалификация, также ответственных лиц следует ознакомить с правилами эксплуатации, которые оговорены в Это обязательный принцип индивидуального теплового пункта, допущенного к эксплуатации.

Запрещено запускать в работу насосное оборудование при перекрытой запорной арматуре на вводе и при отсутствии в системе воды.

В процессе эксплуатации необходимо:

Контролировать показатели давления на манометрах, установленных на подающем и обратном трубопроводе.
Наблюдать за отсутствием постороннего шума, а также не допускать повышенной вибрации.
Осуществлять контроль нагрева электрического двигателя.

Не допускается применять чрезмерное усилие в случае ручного управления клапаном, а также при наличии давления в системе нельзя разбирать регуляторы.

Перед запуском теплового пункта необходимо промыть систему теплопотребления и трубопроводы.