Совместная работа элеваторов и терморегуляторов в схемах отопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курский государственный технический университет

Совместная работа элеваторов и терморегуляторов в схемах отопления

Г.А. Рябцев

В.И. Рябцев

В отечественной практике эксплуатации внутренних схем отопления зданий начали встречаться решения, сочетающие элеваторные узлы с терморегуляторами (термостатами) на отопительных аппаратах (рис. 1). Проектировщики заблуждаются, когда считают такую совместную работу эффективной. Разберем произвольный режим, при котором, например, идет на закрытие терморегулятор для снижения температуры внутри помещения. Расходы греющей воды перераспределяются следующим образом: до начала закрытия клапана G0=G1+G2.

При новом промежуточном положении клапана (полузакрытом) G₀=G₃+G₄, G₃<G₁, а G₄>G₂ (рис. 2).

Такой прирост количества протекающей по замыкающей перемычке воды сопровождается увеличением значений потерь давления на этом участке, и как неизбежность в данной ситуации в целом для всей внутренней сети давление греющей воды начинает возрастать и оказывается завышенным относительно предыдущего режима.

С точки зрения процесса автоматического регулирования, когда вся внутренняя отопительная система получила такое возмущение, она должна отреагировать, и в действие должна вступить ее обратная отрицательная связь. К сожалению, таковая явная здесь не просматривается. И весь появившийся избыток давления оказывается не скомпенсированным, что приводит к нерациональному использованию энергии.

Сокращение величины расхода сетевой воды, протекающей через теплообменный комнатный аппарат, приводит к увеличению G₄ (рис. 2) и повышению температуры греющей воды перед каждым последующим теплоприемником. По такому принципу происходит дальнейшее ее нарастание, которое приводит к подъему теперь уже температуры общей обратной сетевой воды относительно первоначального режима и появляются переменные тепловые режимы.

Дополнительно усиливается положительный тренд этого процесса еще и тем, что элеватор начинает забирать для себя воду из обратной сети уже всякий раз более горячую. Или с точки зрения регулирования - возмущение еще больше возрастает, поскольку этому помогает обратная положительная связь, роль которой выполняет элеватор. И чем сильнее возмущение, тем дольше длится период перехода переменного режима в новый установившийся. Причем, параметры последнего теперь по принципу гомеостаза оказываются совсем другими, сформировавшимися в процессе естественного саморегулирования рассматриваемого сложного объекта (элеваторный узел, термостат, внутренняя разводка, объем воздуха помещения, его циркуляция и др.). И практически они не отвечают требованию энергосбережения, которое усугубляется еще и большой длительностью времени изодрома.

Таким образом, перемещение на закрытие регулирующего термостата батареи не только увеличивает величину давления, но и температуру возвращаемой сетевой воды, и появляется переменная температура. Значит, и общий расход протекающей воды также не соответствует необходимому.

Но как ранее отмечалось, схема внутренней разводки теплосетей не обладает способностью сократить и расход поступающей греющей сетевой воды, хотя это необходимо потому, что рост температуры в обратном трубопроводе отрицательно влияет на ряд технико-экономических показателей. Так, например, увеличиваются относительно расчетных (проектных) потери теплоты через изоляцию обратного трубопровода, сокращается энергоэффективность работы генерирующих источников и т.д. Таким образом, изменения режима не привели к снижению энергетических затрат.

Нельзя утверждать, что описанный неэкономичный режим сохранится надолго. Через косвенные обратные связи и с большим временем изодрома установится новый необходимый приемлемый. Но именно на все это время регулирования процесс не будет полностью отвечать требованиям энергоснабжения.

Известные элеваторы с автоматическим регулированием диаметра сопла не справляются с описанным режимом, поскольку не реагируют на изменение значения давления в системе, а температуру обратной сетевой воды могут ограничить по предварительно введенным установкам. И только через косвенные обратные связи режим может стабилизироваться с вышеописанными последствиями.

Термостаты прямого действия, находящиеся перед теплоприемниками, в схеме с элеваторами применяются за рубежом в комплекте с подмешивающими насосами (рис. 3). Такое решение является рациональным для потребителей с большим перепадом давления между подающей и обратной магистралями, на которые, как правило, приходится головная часть пьезометрического графика теплосети. Именно в этом случае элеватор позволяет более полно использовать потенциальную энергию подающей воды, чем подмешивающий насос. Поэтому, последний выполняет вспомогательную, но важную функцию - регулирование. Он подбирается очень маленькой производительностью (порядка 1/4 от расчетного расхода), что удешевляет также и необходимую арматуру. Качественный график изменения давления в таком ИТП показывает кардинальное различие в полноте использования уже имеющегося давления воды в трубопроводах (рис. 4).

Для элеватора не требуется дополнительный расход электроэнергии, затрачиваемый на подъем воды от уровня 1 до уровня 2. А для насоса он необходим, но уже для небольшого количества обратной воды.

Впервые также подмечено, что неоправданным будет сочетание терморегулятора 2 (рис. 3), но уже с трехходовым клапаном, который часто применяют вместо двухходового 6. Поясним это. Перемещение на закрытие регулирующего органа термостата 2 увеличивает (как было показано ранее) давление сетевой воды. Только насос 5 автоматически отреагирует на это и снизит давление, за которым последует и уменьшение расхода. Последний в трехходовом клапане нарушает предыдущее соотношение потоков слева и снизу и их сложившуюся температуру смещения. Отклонения температуры почувствует теперь автоматика только трехходового клапана и вернет ее к первоначальному значению. Но при этом расход сетевой воды станет прежним. Это объясняется свойством трехпоточного клапана такого типа - сохранять общий расход неизменным при любых перемещениях. Таким образом, не достигается сокращения расхода греющей сетевой воды и не возрастает эффективность работы теплосети в переменных тепловом и гидравлическом режимах, когда на трехходовой клапан работает насос с изменяющейся характеристикой, а схема содержит терморегуляторы батарей.

Этот вывод справедлив и для тепловых схем ИТП, в состав которых входит регулирующий подобный клапан и простой насос для подмешивания.

элеваторный термостат отопление

Размещено на Allbest.ru