Новости

Самая большая школа Тюмени

09:09 04.10.2017

Самая большая школа Тюмени

1 сентября 2017 года открылась самая большая Тюменская школа, в которой будут учиться более 2,5 тысяч школьников, которые раньше должны были ездить в другие районы города.

Для остекления этого...

все новости →

Типовые схемы и решения



Существуют различные схемы подключения систем ВТП, которые условно можно разделить по принципу подключения к источнику тепла и принципу контроля и управления температурными режимами.

По принципу подключения к источнику тепла применяют системы ВТП с понижением (высокотемпературный источник) или без понижения (низкотемпературный источник) температуры теплоносителя; подключаемые по независимой (с собственным циркуляционным насосом) или по зависимой схемам (гидравлический режим источника позволяет подключить дополнительного потребителя), а также подключаемые по открытой (у источника и потребителя общий теплоноситель) или закрытой схемам (теплоносители разделены, например, пластинчатым теплообменником).

По принципу контроля и управления температурными режимами схемы делятся на схемы с ручным и автоматизированным управлением; с групповым, индивидуальным и/или комплексным регулированием; с управлением температурой по определенным программам (режим «климат») или с поддержанием постоянной температуры (режим «констант»).

Система ВТП является отопительным прибором и, как любой отопительный прибор, имеет свои характеристики, меняющиеся в зависимости от отопительной нагрузки, режимов использования, применяемых технических решений, комбинации способов контроля и управления и т.п.
Применение типовых схем, а также готовых (скомпонованных в заводских условиях) узлов и агрегатов с известными характеристиками значительно облегчает проектировщику проведение расчетов системы. Кроме того, значительно упрощается монтаж, снижается степень риска некачественной работы, повышается надежность и ремонтопригодность систем, собранных на основе модульных конструкций.


Смесительные узлы

Основная задача смесительных узлов – понижение температуры теплоносителя путем смешивания теплоносителя, вернувшегося из нагревательного прибора и отдавшего тепло, с теплоносителем высокой температуры, пришедшим от источника тепла. Большинство смесительных узлов имеют необходимые элементы (агрегаты, клапаны и т.п.) для реализации контроля и управления температурой в зависимости от поставленных задач.

По своему назначению смесительные узлы Thermotech как готовые модули подразделяются на индивидуальные, индивидуально-групповые, магистральные и теплообменные. Подробно особенности установки и их использования изложены в разделе «Принципиальные схемы подключения систем ВТП».

Индивидуальные узлы (TMix-M, интегрированный коллектор) предназначены для подключения одного потребителя (распределительного коллектора); индивидуально-групповые (TMix-L2, TMix-L3) – одного потребителя повышенной мощности или группы из 2–3 потребителей небольшой мощности; магистральные (TMix-XL) – нескольких потребителей (групп потребителей); теплообменные (TMix-E) – для подключения потребителя небольшой мощности по независимой, закрытой схеме с пластинчатым теплообменником.

Смесительный узел TMix-M предназначен для подключения одного распределительного коллектора к высокотемпературному источнику тепла (рис. 2.39). При теплосъеме 50 Вт/м² и перепаде температуры 5 °C может обслужить площадь до 200 м². Существует несколько вариантов установки.

Ручной режим. Смесительный узел используется без каких-либо дополнительных приспособлений, процент смешивания обратного и напорного теплоносителей устанавливается вручную балансировочными клапанами В и D. Не рекомендуется использовать данный режим при температуре теплоносителя на подаче больше 50 °C.

Режим ограничения температуры. Для обеспечения этого режима на двухходовой клапан С устанавливается термостатическая головка. Используется для предотвращения попадания в низкотемпературную отопительную систему теплоносителя высокой (более 50 °C) температуры от высокотемпературных источников тепла; для реализации режима управления «констант» (поддержания постоянной температуры теплоносителя, заданной на термостатической головке, установленной на двухходовой клапан С).

Режим «климат». На двухходовой клапан С устанавливается электропривод, под-ключенный к контроллеру управления теплоснабжением (рис. 2.40).

В соответствии с выбранной программой и состоянием контролируемого (управляемого) параметра контроллер дает команду на открытие или закрытие привода клапана.

Интегрированный коллектор – это встроенный (интегрированный) в распределительный коллектор смесительный узел TMix-M, который необходимо только напрямую подключать к высокотемпературному источнику тепла. Предназначен для 2–10 контуров «теплого пола» или иных (радиаторов, конвекторов и т.п.) потребителей (рис. 2.41).

Технические характеристики и режимы использования аналогичны смесительному узлу TMix-M.

Смесительный узел TMix-L2
используется как индивидуальный смесительный узел для подключения одного распределительного коллектора повышенной мощности (при большом теплосъеме) или как групповой смесительный узел. Устанавливается, как правило, вблизи источника тепла и через магистральный коллектор раздает теплоноситель на 2–3 распределительных коллектора. При теплосъеме 50 Вт/м² и перепаде температур 5 °C может обслужить площадь до 350 м² (рис. 2.42).

Варианты установки такие же, как у TMix-М (рис. 2.43).

Смесительный узел TMix-L3 используется так же, как TMix-L2. Может обслужить площадь до 380 м².

Главное отличие от TMix-L2 – не требует наличия циркуляционного насоса в первичном контуре при условии небольшого гидравлического сопротивления в источнике тепла и магистралях до него.

Имеет аналогичные с TMix-М и TMix-L2 варианты установки. В отличие от них термостатическая головка (в режиме ограничения температуры) и электропривод (в режиме «климат») устанавливаются на трехходовый клапан С (рис. 2.44).

Смесительный узел TMix-XL используется в качестве смесительно-распределительного узла на крупных площадях (до 1500 м²) (рис. 2.45). Может подключаться непосредственно к магистральному распределительному коллектору 2''. Оснащен различными двухходовыми клапанами, приводами, циркуляционными насосами в зависимости от назначения и решаемых задач (рис. 2.46).


Теплообменные узлы с теплообменниками применяются для подключений систем отопления по закрытым независимым схемам, используемым в следующих случаях:
При подключении систем ВТП к центральным системам отопления. В этом случае упрощают гидравлическую увязку с существующей отопительной системой (учитывается падение давления на первичном контуре). Препятствуют попаданию городского теплоносителя в систему ВТП. Повышают безопасность и надежность системы ВТП как гидравлически независимой от городских сетей.

При подключении систем с различными свойствами теплоносителя. Например, в первичном контуре теплоноситель – вода (или низкой концентрации этиленгликоль), а во вторичном – теплоноситель высокой концентрации этиленгликоль (система снеготаяния и антиобледенения).

При подключении потребителей к гидравлически дефицитному источнику (отсутствует запас по напору циркуляционного насоса источника, или данные по циркуляционному насосу отсутствуют или недостоверны и т.п.).

При устройстве комбинированных систем отопления, в которых большую долю занимают высокотемпературные потребители (конвекторы, калориферы, тепловые завесы и т.п.). Теплообменные узлы облегчают гидравлическую увязку систем и предотвращают «конфликты» систем.
Управление подаваемым теплоносителем осуществляется на первичном контуре при малых мощностях (диаметр двухходового клапана не превышает 3/4'' и KV = 4,5) с помощью термостатических головок, устанавливаемых на двухходовых клапанах. При больших мощностях – с помощью электропривода, управляемого контроллером теплоснабжения (рис. 2.47, 2.48).

Для подключения небольших потребителей компанией «Thermotech» разработан теплообменный узел TMix-E в комплекте с малыми пластинчатыми теплообменниками.

Как правило, при подключении системы ВТП на вторичном контуре теплообменника получают теплоноситель сразу низкой температуры (до 50 °C), который направляют в распределительные коллекторы ВТП.

Для уменьшения диаметров магистральных трубопроводов и увеличения эффективности системы используют схему с получением и распределением теплоносителя высокой температуры, а понижение температуры осуществляют с помощью индивидуальных смесительных узлов непосредственно в зонах с ВТП.


Схемы подключения систем ВТП


Выбор фактической схемы осуществляется по типовым (принципиальным) схемам и делается на основе анализа многих факторов.

Схемы без смесительных узлов (стандартное решение) применяют, когда ВТП является единственной системой отопления объекта. Источник тепла низкотемпературный или узел снижения температуры (смесительный, теплообменный и т.п.) входит в состав высокотемпературного источника, когда вопросы получения требуемых параметров теплоносителя, его распределения и использования в ВТП рассматриваются проектировщиками разного уровня (разных отделов, разных разделов проектной документации и т.п.) отдельно друг от друга (автономно).

Схема с использованием магистрального распределительного коллектора 1'' Thermotech
применяется при небольших системах и нагрузках. Количество потребителей (коллекторов «теплого пола») – не более трех. Максимальная суммарная отопительная нагрузка составляет 12 кВт для жилых и административных помещений (максимальный перепад температуры 5 °C) и до 24 кВт для технических и производственных (перепад температуры до 10 °C).

Ограничения обусловлены максимально допустимым падением давления в целом во всей системе при применении стандартных циркуляционных насосов, схем и источников тепла, а также возможностями балансировочных клапанов, встроенных в оборудование Thermotech.

На схеме (рис. 2.49.) представлены три типа коллекторов системы ВТП: стандартный; c индикаторами потока; без микрометрических клапанов.

Коллектор без микрометрических клапанов используется для обширных зон, где не требуется индивидуального управления по контурам или поддерживается единый тепловой режим (можно установить на подающем коллекторе двухходовой клапан с сервоприводом, который будет полностью управлять зоной, обслуживаемой этим коллектором).

Схема с использованием магистрального распределительного коллектора 2'' (рис. 2.50)
целесообразна при устройстве систем ВТП на больших площадях с максимальной нагрузкой до 45 кВт в жилых и административных помещениях и до 100 кВт в технических и производственных.

Схемы со смесительными узлами, установленными непосредственно на коллекторах (рис. 2.51) часто используются в малоэтажном строительстве. Раздача теплоносителя потребителям осуществляется по высокой температуре, за счет чего уменьшаются диаметры подающих магистральных трубопроводов, упрощается их монтаж и обслуживание.

Применимы также при различных типах потребителей, подключенных к одному источнику тепла (ВТП в бассейне, залу с большим остеклением, системе снеготаяния и т.п.) и использующих различные параметры теплоносителя, а также системах контроля и управления; при резких отличиях в характеристиках чистовых покрытий, укладываемых в различных зонах (например, на первом этаже уложена керамическая плитка, на втором – паркет, имеющий большее теплосопротивление, а значит, требующий большую температуру на подаче).

Предложенная схема может применяться в системах с максимальным расходом теплоносителя через магистральный коллектор не более 2 м³/ч (не более шести выходов). Таким образом, эта схема, как правило, используется совместно с групповой, индивидуальной (покомнатной) и/или комплексной автоматикой.

На схеме показаны четыре варианта распределительных коллекторов со смесительными узлами: интегрированный (распределительный со встроенным смесительным узлом); распределительный с присоединенным смесительным узлом TМix-M (аналог интегрированного коллектора, единственное отличие: смесительный узел подключается к коллектору отдельно с помощью специальных фитингов); распределительный коллектор со смесительным узлом TМix-L2 (смесительный узел с двухходовым клапаном имеет более мощный насос и увеличенную пропускную способность по сравнению с Tmix-M); распределительный коллектор со смесительным узлом TМix-L3 (смесительный узел с трехходовым клапаном имеет более мощный насос и увеличенную пропускную способность по сравнению Tmix-M).

Схема (рис. 2.52) с магистральным коллектором 2'' применяется так же, как и схема с магистральным коллектором 1'' (рис. 2.51), но только для обслуживания большего количества коллекторов (для крупных объектов и зон с большим потреблением тепла). Схема стабильно работает при суммарном расходе теплоносителя через магистральный коллектор до 6 м³/ч (максимальное допустимое количество выходов – 12).

Схемы со смесительными узлами на магистральных коллекторах (рис. 2.53) используются при небольших нагрузках на систему водяного напольного отопления (до 12 кВт). Чаще всего применяются в малоэтажном строительстве.

Схема с магистральным коллектором Thermotech 2'' и смесительным узлом Tmix-XL (рис. 2.54) широко применяется для устройства систем ВТП в производственных, складских и торговых помещениях, а также в офисных и жилых зданиях с большой площадью отопления и схожими (близкими) по характеристикам помещениями.

Интересна тем, что организация подготовки и распределения теплоносителя, контроля и управления параметрами (при установке погодозависимой автоматики) осуществляется централизованно, в одном месте.




Смесительный узел может обеспечить работу системы «водяного напольного отопления»: в производственных, складских, торговых и технических помещениях площадью до 1200 м² (удельные нагрузки до 85 Вт/м²) и до 1500 м² (при нагрузках до 65 Вт/м²); в жилых и административных помещениях до 700 м² (при средних удельных нагрузках до 85 Вт/м²) и до 900 м² (при нагрузках 65 Вт/м²).

Подключение к стоякам однотрубной системы отопления по закрытой схеме с пластинчатым теплообменником. При подключении к однотрубной системе при замене устаревшей системы отопления используется схема (рис. 2.55). Вместо радиаторов устанавливаются пластинчатые теплообменники, которые рассчитаны на нагрузку, идентичную той, что и установленные ранее радиаторы, чем достигается сохранение гидравлического и теплового баланса в существующей однотрубной системе отопления.

Схема (рис. 2.56) применяется аналогично схеме на рис. 2.55, но при этом дополнительно устанавливается электрический котел, с помощью которого осуществляется догрев подаваемого в ВТП теплоносителя, если температура теплоносителя вторичного контура теплообменника ниже расчетной (требуемой), и полный нагрев подаваемого в ВТП теплоносителя при отключении системы.

Подключение к стоякам двухтрубной системы отопления по закрытой схеме с пластинчатым теплообменником. При замене устаревшей двухтрубной системы отопления применяется схема, приведенная на рис. 2.57. В место радиаторов устанавливаются пластинчатые теплообменники, которые рассчитаны на снятие нагрузки, но не более той, что предусмотрена для установленных радиаторов. Это обеспечивает сохранение гидравлического и теплового балансов в существующей двухтрубной системе отопления.

Схема, приведенная на рис. 2.58, применяется так же, как и схема, приведенная на рис. 2.57, но при этом используется дополнительно установленный электрический котел для догрева подаваемого в ВТП теплоносителя, если температура теплоносителя вторичного контура теплообменника ниже расчетной (требуемой), и полного нагрева подаваемого в ВТП теплоносителя при отключении системы центрального отопления или в период межсезонья.

Подключение к двухтрубному вводу системы отопления по закрытой схеме с применением пластинчатого теплообменника.
Схема (рис. 2.59) применяется при необходимости разделения теплоносителя или гидравлической развязки систем при наличии отдельного двухтрубного ввода для систем отопления помещений. Рекомендуется использовать с контроллером управления теплоснабжения (с погодной компенсацией), а на больших площадях – с применением магистральных распределительных коллекторов, что обеспечивает дополнительную экономию тепловой энергии.

Включение в схему электрических котлов догрева и отопления в межсезонье осуществляется аналогично ранее описанным схемам.


Контроль и управление температурой

Возможно групповое, индивидуальное (зональное) и комплексное регулирование систем ВТП в зависимости от выполняемых задач, применяемого оборудования, места его установки, способа контроля и управления температурой.

Автоматика для систем ВТП, в первую очередь, необходима для поддержания заданных параметров (температуры прямого и/или обратного теплоносителя, температуры воздуха или поверхности) без постоянного присутствия человека, а также для экономии энергоресурсов.

В данном разделе рассмотрены основные системы автоматики, применяемые компанией «Thermotech».

Комнатные термостаты служат для индивидуального (зонального, покомнатного) управления температурой воздуха или температурой поверхности пола.

Компания «Thermotech» поставляет 4 вида термостатов: проводные с питанием 24 В и рукояткой управления (диапазон регулирования 5–30 °C); проводные с питанием 24 В и скрытой рукояткой управления (применяются для общественных зданий и помещений, диапазон регулирования 5–30 °C); проводные с питанием 24 В и выносным датчиком, монтируемым в пол (применяются для поддержания заданной температуры пола; диапазон регулирования 15–40 °C); радиотермостаты (применяются в случаях, когда нет возможности прокладки кабелей и/или решение об установке зонального регулирования принимается уже после начала эксплуатации системы; диапазон регулирования 5–30 °C).

Существует большое количество термостатов других производителей, отличных по дизайну, но в большинстве случаев совместимых с оборудованием Thermotech.

Термостат является задающим элементом системы. Исполнительным элементом, который закрывает-открывает соответствующий контур, является сервомотор. Сервомоторы других производителей, как правило, не подходят к оборудованию Thermotech.

Термостат устанавливается на внутренней стене помещения на высоте 0,9–1,4 м в месте, наилучшим образом отражающим среднюю температуру внутри данного помещения (поверхности греющей плиты в случае использования термостата с датчиком в пол). Не следует устанавливать термостат на внешние стены, в места, на которые падает прямой солнечный свет, в непосредственной близости к нагретым поверхностям, приборам (например, рядом с задней стенкой холодильника), за занавесками или мебелью.

Компания «Thermotech» заботится о безопасности своих потребителей, поэтому применяет оборудование напряжением 24 В.

Трансформаторно-коммутационный блок служит для понижения напряжения 220/24 В и питания потребителей (термостаты, сервомоторы), для приема сигнала от термостата и распределения его по соответствующим зонам и исполнительным механизмам (сервомоторам).

При зональном регулировании, когда тепловой режим (температура в помещении) является единым для обширной поверхности, обслуживаемой одним коллектором, достаточно установить в помещении один термостат, а на входе подающего коллектора ВТП – двухходовой клапан. На двухходовой клапан устанавливается один сервомотор, который по команде термостата управляет температурой в помещении, открывая-закрывая подачу теплоносителя на весь коллектор.

Управление температурой подаваемого теплоносителя осуществляется на смесительных и/или теплообменных узлах с помощью двух- или трехходового клапана.

Управление клапанами возможно в нескольких режимах. Режим «констант» – температура подаваемого теплоносителя задается постоянной. Режим «климат» – температура подаваемого теплоносителя управляется в зависимости от температуры наружного воздуха. Управление температурой подаваемого теплоносителя осуществляется непосредственно в источнике тепла. Например, автоматикой теплового насоса или котла с возможностью поддержания низкой температуры котловой воды.

Применение только комнатной автоматики в полной мере отвечает задаче поддержания требуемой температуры в помещении (поверхности), но является лишь элементом системы ресурсо- и энергосбережения.

Использование только зональной или групповой автоматики дает возможность управлять температурой теплоносителя, но не позволяет точно обеспечить контроль и управление температурой в конкретном помещении.

Комплексная автоматика (сочетание индивидуальной (комнатной) и групповой) в достаточной мере отвечает требованиям контроля и управления температурой в помещении и решению задач энергосбережения.

Поддержание температуры подаваемого теплоносителя постоянной на заданном уровне. Режим «констант»
Такое управление весьма простое и применяется для небольших помещений. Поддержание температуры теплоносителя постоянной (режим «констант») осуществляется, как правило, с помощью термостатических головок с выносным (накладным) датчиком температуры. Термоголовки устанавливаются на двухходовые (трехходовые) клапаны смесительных узлов (например, интегрированный коллектор, TMix-M, TMix-L2 и TMix-L3). Чувствительный элемент (датчик) и капиллярная трубка заполнены инертным газом. При нагревании газ расширяется, передает усилие внутреннему телу головки, которая давит на шток клапана, закрывая его. Происходит колебательный процесс (открытия-закрытия) клапана, пока температура теплоносителя не достигнет величины, заданной на термоголовке. Если датчик установить на напорный коллектор (трубопровод), то будет поддерживаться постоянной температура прямой воды, если на обратный коллектор (трубопровод) – температура обратки.

Поскольку и термостатическая головка, и клапаны имеют определенные характеристики (величину хода штока, требуемое усилие на нем и т.п.), то очень часто такие элементы разных производителей либо не стыкуются, либо работают некорректно (не полностью закрываются-открываются, фактическая температура теплоносителя не соответствует заданной и т.п.).

При использовании больших смесительных узлов из-за значительных усилий на штоках клапанов (таких, как TMix-XL) управление двухходовыми клапанами может осуществляться только с помощью электроприводов. Поэтому при использовании больших смесительных или теплообменных узлов необходимо использовать электроприводы с контроллером управления теплоснабжением, на котором задается режим постоянной температуры подачи (обратки).

Управление небольшими смесительными узлами с помощью контроллеров управления и электроприводов для поддержания постоянной температуры подаваемого теплоносителя также возможно, но экономически нецелесообразно.

Управление температурой подаваемого теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Режим «климат». Такое управление возможно исключительно при применении контроллера управления теплоснабжением, так называемого «климат-компенсатора».

Контроллер управляет системой, закрывая или открывая двух- или трехходовой клапан с помощью электропривода, по некоему графику, так называемым кривым. Кривая описывается уравнением, представляющим зависимость температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха. Номер и наклон кривой – определенные характеристики этого уравнения в точке 0 °C наружного воздуха.

Например, при температуре наружного воздуха 0 °C расчетная температура теплоносителя для кривой 0.4 будет 30 °C, а для кривой 1.6 – 58 °C; соответственно при понижении температуры наружного воздуха до –10 °C контроллер рассчитает требуемую температуру теплоносителя, соответствующую 33 °C (для кривой 0.4) и 70 °C (для кривой 1.6). Иногда говорят: кривая 0.4 пологая (малое изменение температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха), а кривая 1.6 более крутая (сильная зависимость температуры теплоносителя от наружного воздуха).

На рис. 2.60 представлены кривые управления теплоснабжением для контроллера NRT 114, поставляемого компанией «Thermotech».

Принцип работы контроллера.
Выбирается номер кривой. С помощью наружного датчика определяется температура наружного воздуха (допустим, –17 °C). Посредством датчика прямой воды измеряется температура подаваемого теплоносителя (например, +38 °C). Контроллер проверяет совпадение полученной температурной точки с заданной кривой, например 0.4. Понятно, что измеренная температура подачи превышает расчетную для данных погодных условий и выбранной кривой. Соответственно контроллер подаст сигнал на закрытие клапана, после чего повторит все измерения.

Следует отметить, что контроллеры могут управлять насосом системы отопления, а также иметь другие режимы, например режим «защита по максимальной температуре», при превышении которой отключается насос. Это делается для защиты системы от перегрева, например при поломке электропривода в максимально открытом положении. Все основные функции и возможности контроллеров имеются в инструкциях по их монтажу и эксплуатации.


Назад в раздел