Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

В.К. Ильин, Заслуженный энергетик Рф, директор НП «Группа Тепло», г. Москва

Введение

На сегодня в Рф принята централизованная система теплоснабжения, при которой тепло вырабатывается на ТЭЦ либо в котельных, а преобразование его к необходимым характеристикам для сетей отопления и жаркого водоснабжения (ГВС) делается в термических пт. Наибольшая температура в термических сетях может достигать 130^150 ОС, малая не может быть ниже 70-80 ОС. Системы отопления в домах допускают наивысшую температуру не выше 95 (105) ОС, а малая температура должна понижаться до 18^20 ОС. Для понижения температуры большая часть построек подключается к термическим сетям через смесительные устройства — элеваторные узлы. К плюсам элеваторов относится низкая цена, абсолютная надежность, отсутствие издержек на эксплуатацию и потребности в электроэнергии. Недочетом элеватора является невозможность оперативного конфигурации коэффициента смешения, что приводит к осенне-весенним перетопам, когда температура в термический сети превосходит расчетную для систем отопления на 30 — 40 ОС. Для примера в г Москве период перетопа составляет 40% отопительного сезона, и на перетоп уходит 10-15% годичного расхода тепла на отопление.

Системы отопления построек гидравлически очень неустойчивы и требуют неизменного по величине расхода воды. Изменение расхода ведет к гидравлической разрегулировке системы, когда теплоноситель прекращает поступать в отдельные стояки и отопление присоединенных к ним квартир просто прекращается. Отсюда следует, что регулировать (сокращать) подачу тепла на отопление построек в целом можно только конфигурацией температуры теплоносителя, но не расходом.

Регулируемый элеваторный узел

Предлагаемое техническое решение — регулируемый элеваторный узел (рис. 1) — позволяет стопроцентно устранить перетопы, но при всем этом сохраняет все плюсы элеваторного узла, не заносит возмущений в работу системы отопления и просит малых издержек на внедрение и сервис.

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

Главные особенности:

■ сокращение расхода тепла на отопление в осенне-весенний период;

■ неизменный расход теплоносителя в системе отопления во всевозможных режимах работы;

■ безаварийная работа системы отопления при перебоях в подаче электроэнергии либо выходе из строя оборудования;

■ малое потребление электроэнергии в режиме регулирования;

■ малый набор оборудования;

■ график отпуска тепла — хоть какой, включая программное регулирование.

Схема содержит в себе имеющиеся на вводе в здание элеватор (Э) и регулятор располагаемого напора перед элеватором (РПД).

Дополнительное оборудование: перемычка, параллельная элеватору; подмешивающий насос (ПН) с частотно-регулируемым электроприводом (ЧРП); оборотный клапан (ОК); контроллер, управляющий работой системы; датчики температуры на отопление Т3 и внешнего воздуха Тнв.

Работа регулируемого элеваторного узла

При соблюдении температурного графика на вводе в здание подмешивающий насос отключен, и элеватор работает в штатном режиме. Оборотный клапан предутверждает перетекание теплоносителя из подающего теплопровода в оборотный. При завышении температуры на отопление Т3 относительно графика, врубается подмешивающий насос, который равномерно увеличивает обороты, выходя в режим подмеса оборотной воды G^^ в подающую линию, температура перед элеватором понижается, температура теплоносителя на отопление Т3 приводится в соответствие с отопительным графиком. Сразу прикрывается регулятор располагаемого напора, сокращая расход воды из теплосети G1. Суммарный расход воды через сопло элеватора G-i и расход воды в системе отопления G3 остаются неизменными.

При пропадании электроэнергии подмешивающий насос отключается, и элеватор работает в штатном режиме. Автоматического регулирования при всем этом не происходит, но аварийным режим исключается.

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

Область работы регулируемого элеватора: периоды осенне-весенней срезки отопительного графика (для всех построек); понижение температуры на отопление в ночное время и выходные деньки для административно-общественных построек. На рис. 2 показан график регулирования для жилых домов и административных построек, где зона регулирования показана зеленоватым цветом. Определенный закон регулирования задается автоматическим регулятором.

При модернизации имеющегося элеваторного узла система может быть дополнена теплосчетчиком с устройством сбора и передачи данных по каналам связи, позволяющим держать под контролем и управлять работой системы с диспетчерского пт.

Стендовые тесты

Аспект обычной работы регулируемого элеваторного узла — соблюдение неизменного расхода воды в системе отопления G3 при изменении расхода воды, подмешиваемой насосом, от 0 до расчетного с одновременным уменьшением расхода G1 от расчетного до 0. Это соответствует изменению температуры воды перед элеватором от Т1 до Т4 либо расходу тепла на систему отопления от расчетного до нулевого.

До установки на объект регулируемый элеватор был испытан на гидравлическом щите, схема которого показана на рис. 3.

Щит представляет из себя замкнутое кольцо с сетевым насосом (СН), имитирующим располагаемый напор в термический сети. В кольцо врезаны элеватор, регулятор располагаемого напора (РПД), подмешивающий насос (ПН) с регулируемым электроприводом (ЧРП), оборотный клапан (ОК). Регулирующий клапан (РК) имитирует сопротивление системы отопления. Размеренный гидравлический режим поддерживается устройством подпитки (УП).

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

Измерялись и фиксировались последующие характеристики.

1. Расход:

■ сетевой воды G1;

■ воды через сопло элеватора G-i;

■ воды в системе отопления G3;

■ воды на подмесе элеватора G4sm;

■ воды, подмешиваемой насосом G4нас;

2. Давление:

■ сетевое Р1;

■ перед элеватором Р-[;

■ в оборотной полосы Р2;

■ после подмешивающего насоса Рн.

■ Условия работы: ΔP=Р1-Р2=const; G′=G1+G4нас=const; G3=G1′+G4эл=const; G4нас=var; G1=var.

■ Располагаемый напор перед элеватором ΔР задавался регулятором РПД. Расход воды, подмешиваемой насосом, задавался конфигурацией частоты вращения насоса.

■ Результаты гидравлических испытаний приведены на рис. 4.

■ При частоте электронного тока на ЧРП от 0 до 41 Гц напор, развиваемый насосом, ниже располагаемого напора перед элеватором (Рн<Р1) и подмеса воды не происходит. При частоте 41 Гц раскрывается оборотный клапан, насос начинает подмешивать оборотную воду в подающую. При подмесе давление перед элеватором Р1 возрастает, регулятор РПД прикрывается, расходы воды через сопло элеватора G1 и в системе отопления G3 остаются постоянными.

При частоте 44 Гц РПД стопроцентно запирается и расход G1 падает до 0, в системе циркулирует только оборотная вода. При понижении частоты процесс повторяется в оборотном порядке.

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

Таким макаром, для данного объекта (щита) в зоне от 41 до 44 Гц расход сетевой воды G-i меняется от расчетного до нуля, расход подмешиваемой воды G^ меняется от нуля до расчетного, расходы воды на подмес элеватора G4sm и в системе отопления G3 остаются неизменными, т.е. схема стопроцентно соответствует данным условиям.

1-ый опыт

К началу периода вешнего перетопа регулируемый элеватор был установлен на системе отопления 6-этажного строения с расчетной отопительной нагрузкой 0,67 Гкал/ч. В неавтоматизированном режиме были сняты термические и гидравлические свойства системы отопления с элеватором (рис. 5-6).

Как надо из рис. 5, изменяя частоту вращения подмешивающего насоса, мы можем поменять температуру перед элеватором от Т1 до Т4, при всем этом, соответственно данному коэффициенту смешения, изменяется температура в системе отопления Т3 от расчетной Т1 до малой Т4. По такому же закону изменяется расход тепла на отопление от расчетного (для Т1=72 ОС) и фактически до нуля.

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

Гидравлические свойства (рис. 6), приобретенные на объекте, стопроцентно схожи приобретенным на щите (с учетом гидравлического различия щита и объекта).

Зависимо от частоты вращения насоса, расход сетевой воды G1 миниатюризируется от расчетного до нулевого, расход подмешиваемой воды G4нас возрастает от нулевого до G3, располагаемый напор ∆Р=Р1′–P2, см. рис. 3) и расход воды в системе отопления G3 остаются неизменными.

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

Сначала апреля 2010 г. система отопления административного строения была переведена в автоматический режим.

Свойства строения:

■ расчетная нагрузка на отопление — 0,67 Гкал/ч;

■ расход воды на отопление — 26,5 м3/ч;

■ расход сетевой воды на отопление — 8,3 м3/ч;

■ гидравлическое сопротивление — 2 м в.ст.;

■ система была подключена через элеватор № 5, поперечник сопла 10,5 мм, расчетный напор перед элеватором — 28,7 м в.ст.

Использованное оборудование:

■ моноблочный насос малошумный КМ 40-32- /180а/2-5,7: G=8,8 м3/ч, H=40 м в.ст., N=2,2 кВт;

■ регулятор перепада давления РА-М: Ку=16 м3/ч, ΔРpег=1^4 кгс/см2;

■ преобразователь частоты FR^740-080^0 мощностью 3 кВт;

■ регулирующий прибор «ЭЛТЕКО».

Задачки испытаний:

1. Проверка работоспособности автоматической системы отпуска тепла;

2. Регулирование температуры воды на отопление в период срезки температурного графика Тот=ПТнв);

3. Поддержание размеренного расхода воды в системе отопления во всем спектре регулирования.

Условия испытаний: температура внешнего воздуха Тнв изменялась от -5 до +15 °C; температура сетевой воды Ттс размеренна 70^75 ^.

Автоматическая система регулирования отработала практически весь месяц и показала высшую надежность и стабильность работы. При низких ночных температурах система автоматом отключалась, и элеватор работал в штатном режиме, при повышении температуры внешнего воздуха система врубалась и выходила в режим поддержания температурного графика, при температурах выше +15 ^ подача сетевой воды на здание фактически стопроцентно прекращалось.

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

На рис. 7-8 приведены графики работы системы в период с 18 по 21 апреля 2010 г

Малозатратное решение по ликвидации перетопов в системах отопления

Финансовая эффективность

Расчетная финансовая эффективность:

■ издержки на оборудование регулируемого элеваторного узла для жилого строения на 200 квартир, расчетная отопительная нагрузка которого 0,5 Гкал/ч, составляют 200 тыс. руб.;

■ расчетное сокращение расхода тепла на отопление составляет 10% годичного расхода термический энергии, что составляет 125 Гкал либо 161,38 тыс. руб.; расчетный срок окупаемости составляет 1,5 отопительных сезона (осень, весна, осень);

■ для административно-общественных построек таковой же мощности дополнительная экономия за счет понижения расхода тепла в нерабочее время — 15%, что составляет 190 Гкал либо 245,1 тыс. руб.; расчетный срок окупаемости составит 0,8 отопительного сезона (осень, половина весны).

Фактическая эффективность для данного строения.

Согласно счетам, выставленным теплоснабжающей организацией, в марте 2010 г. расход тепла на ЦТП составил 210 Гкал, в апреле 2010 г

— 90 Гкал. Каждый месяц 35 Гкал расходуется на нужды ГВС, как следует, на отопление ушло в марте 2010 г. 175 Гкал, в апреле 2010 г. 55 Гкал. Подающая температура в теплосети в марте 2010 г. была 93,05 ОС, в апреле 2010 г. 73,3 ОС, расчетный перепад температур на отопление для Т1=93 ОС составляет 13 ОС, а для Т1=73 ОС составляет 8 ОС, расход теплоносителя в системе отопления не изменялся. Как следует, при отсутствии автоматического регулирования расход тепла в апреле был должен составить: Qапр=(Qмарт/ΔTмaрт).ΔTaΠр=(175/13).8=107,6 Гкал. Фактический расход термический энергии на отопление в апреле 2010 г. составил 55 Гкал.

Таким макаром, за счет регулирования расхода тепла на отопление сэкономлено 52,6 Гкал, что при тарифе 1291 руб./Гкал составило 67,9 тыс. руб.

Издержки на оборудование автоматического элеваторного узла в этом случае составили 100 тыс. руб., как следует на этом объекте система окупит себя за 2 месяца работы либо за один отопительный сезон (весна+осень).

Выводы

1. Проведенные стендовые и натурные тесты автоматического элеваторного узла стопроцентно подтвердили работоспособность системы и ее эффективность при регулировании расхода тепла на отопление построек.

2. Систему отличает высочайшая надежность оборудования, низкая цена девайсов, малые трудовые затраты на дооборудование имеющегося элеваторного узла, стремительная окупаемость.

3. С учетом вышесказанного система может быть рекомендована к массовому внедрению в жилых и административно-общественных зданиях с зависимым присоединением систем отопления как одно из действенных мероприятий по сбережению энергии в ЖКХ.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru