Как рассчитать объем теплоносителя в системе отопления
Как рассчитать объем теплоносителя в системе отопления – посчитать расход антифриза Перейти к контентуОбновлено:24.06.2023
Время на чтение: 5 минут
1 Характеристики теплоносителя 1.1 Расчет траты антифриза для котла 1.1.1 Как посчитать объем радиатора 1.1.1.1 Что делать с приведенными формуламиДля получения максимально эффективной работоспособности отопления рекомендуется применение специализированных теплоносителей на разных основах, включающих в себя присадки для защиты от коррозии, замерзания и прочих негативных факторов воздействия.
Характеристики теплоносителя
Для эффективной работы отопительного оборудования, а также для того, чтобы исключить необходимость частой замены материала, он должен изначально соответствовать ряду требований:
- оптимальным показателям текучести – не слишком высокая и не слишком низкая текучесть обеспечит естественный уровень циркуляции;
- минимальным показателям расширяемости – при нагреве не будет переливаться из расширительного бачка, а при замерзании не разорвет трубы в результате расширения образующегося льда;
- низкому уровню вязкости для возможности перемещения самотеком или снижения нагрузки на циркуляционное оборудование;
- высокой теплоемкостью – обеспечит лучшую передачу температуры от котла на радиаторы и прочие отопительные приборы.
Расчет траты антифриза для котла
Как посчитать объем теплоносителя, затрачиваемого котловым оборудованием в течение 1 часа работы? Для этого прежде всего потребуется определить потребление энергии котлом, затрачиваемое на нагрев 1 литра воды до нужных показателей. Для расчета этого значения применяется специальная формула, позволяющая рассчитать количество килограммов теплоносителя, проходящего за час через котел:
G = N (мощность отопительного прибора)/Q (теплота) x 3600
Как посчитать объем радиатора
Расчет показателей заполняемости радиаторов и труб, используемых для доставки теплоносителя, играет существенную роль при учете общего объема магистрали. Определение данного показателя при конкретном диаметре проходных отверстий выглядит следующим образом:
- радиаторная секция – у новых моделей 0,45 л, у старых чугунных батарей – 1,45 л;
- объем погонного метра стандартной трубы диаметром 15 мм – 9,177 л, при диаметре 32 мм – 0,8 л.
Для того чтобы определить объем системы и количество жидкости во всех трубах и радиаторах, можно использовать формулу:
V = N (мощность котла) x V кВт (объем, достаточный для передачи одного кВт тепла)
При определении общего объема теплоносителя во всей магистрали теплоснабжения объекта нужно учитывать, что на разных участках могут быть установлены трубы различного диаметра, а также использоваться радиаторы и прочие отопительные приборы разной вместительности. Для этого применяется формула:
VS (итоговая вместимость теплоносителя) = Vтр1 * Lтр1 + Vтр2 * Lтр2 + Vтр2 * Lтр2
В соответствии с этой формулой Vтр равен объему жидкости в 1 погонном метре с диаметром 1, Lтр, в свою очередь, является значением полной протяженности магистрали, имеющей данное сечение проходного отверстия.
Расширительный бачок компенсирует изменения объема теплоносителя в системе, предотвращая возможность образования протечек и прорыва трубопроводов или котельного оборудования. Для подбора оптимального оборудования, имеющего достаточную вместимость, применяется следующая формула:
V = (VS x E)/D
- VS – общий объем системы;
- E – коэффициент расширения теплоносителя;
- D – коэффициент эффективности самого бака, вычисляется по формуле d = (PV – PS)/(PV + 1), где PV – максимальное давление отопительной системы, PS – давление зарядки расширительного бачка.
Что делать с приведенными формулами
Все формулы, указанные выше, позволят рассчитать показатели объема системы в ее конечном и готовом к эксплуатации варианте. Зная объем и расход теплоносителя в системе, можно закупить нужное количество материалов, провести оперативное заполнение и в случае, если вместимость окажется меньше, искать проблему с прохождением теплоносителя. Если же наблюдается постепенное, но быстрое падение уровня, то стоит поискать протечку.
Заполнение системы
Зная точный объем системы и количество теплоносителя, которое потребуется для ее работы, можно проводить заполнение труб, отопительного оборудования и прочих компонентов.
Процедура может выполняться двумя способами в зависимости от конструкции и особенностей самой системы:- самотеком. Для этого в нижней части магистрали должен быть установлен и открыт сгонный кран, это необходимо для вытеснения воздуха. Залив производится в верхней точке системы. Жидкость добавляется постепенно, до того момента, пока не польется из нижнего крана;
- принудительным способом. Потребуется открыть воздушные клапаны, установленные на радиаторах внутри помещений, после чего подается вода и включается насосное оборудование для ее циркуляции. Обратите внимание: для того чтобы добиться равномерного наполнения, потребуется контролировать уровень давления при подаче антифриза.
Как контролировать уровень заполненности
Теплоноситель, независимо от своих характеристик, постепенно испаряется, что обусловлено естественными причинами работы оборудования и свойствами материала. Для контроля уровня необходимо периодически обращать внимание на количество теплоносителя в системе, что можно сделать, обращая внимание на уровень заполненности расширительного бачка.
- появился булькающий звук или шум в котле, что происходит в результате перетекания жидкости из бака в систему;
- наблюдается нагрев соединительной трубы между баком расширительной системы и магистралью;
- слышен шум циркуляции воды, говорящий о наличии свободного места в отдельных секциях;
- неравномерный нагрев батарей в разных помещениях свидетельствует о значительном снижении уровня и недостатке теплоносителя для естественной или искусственной циркуляции.
Что означает расход теплоносителя в системе отопления
Данный показатель обозначает объем потерь жидкости в ходе определенного периода отопительного сезона. На практике знание этого параметра необходимо для того, чтобы подготовить нужный запас материалов для компенсации этого показателя и своевременного добавления материалов в систему. Сам же расход зависит от следующих показателей:
- мощности и эффективности нагрева отопительного котла – чем выше параметр, тем больше объем испарений;
- температуры труб – при большем нагреве повышается скорость циркуляции;
- характеристик теплоносителя – его склонности к испарению;
- загрязненности магистрали – ржавчина и отложения солей могут снизить эффективность циркуляции, замедлить ее и сделать подачу нестабильной.
Показатели тепловых потерь
Зная показатели тепловых потерь, можно повысить точность вычислений при определении уровня расхода теплоносителя. Это позволит повысить мощность системы и эффективность обогрева, компенсировав уровень снижения. Для расчетов применяются следующие основные значения:
- кирпичные здания с отделкой для прогрева требуют 100 Вт/м2;
- объекты, оснащенные пластиковыми стеклопакетами и утепленными перекрытиями, требуют до 80 Вт/м2;
- помещениям без утепления нужно до 120 и более Вт/м2.
Что свидетельствует о сбоях в системе
В ряде случаев проблемы в работе отопительной системы могут отразиться на эффективности обогрева и объеме расходуемого теплоносителя. Как определить неполадки и наличие сбоев в работе:
- повышенный уровень потребления теплоносителя;
- булькающие звуки при циркуляции жидкости в трубах;
- снижение температуры батарей;
- щелканье и другие посторонние звуки;
- закипание жидкости в расширительном бачке.
Рекомендуется строго следить за состоянием отопительной системы и незамедлительно принимать соответствующие меры при обнаружении изменений в режиме ее работы. Также необходимо знать, сколько антифриза потребляет система при том или ином режиме.
Поделиться:
Написать отзыв
ФИО
Отзыв
Согласие пользователя сайта на обработку персональных данных
Читайте также
Теплоносители для систем отопления с увеличенным сроком эксплуатации
Скачать каталог
Thermagent -30°C ЭКО 1000 кг
Thermagent -30°C ЭКО 200 кг
Thermagent -65°C 10 кг
Thermagent MULTI
Thermagent -20°С ЭKO 20 кг
Thermagent -30°C ЭКО 20 кг
Thermagent -30°C ЭКО 45 кг
Thermagent -65°C 20 кг
Thermagent -30°C 20000 кг
Thermagent -65°C
Thermagent -65°C 20000 кг
Thermagent -65°C 1000 кг
Thermagent -20°С ЭKO 20000 кг
Thermagent -30°C 1000 кг
Thermagent -30°C 10 кг
Средство для очистки «Thermagent Active»
Thermagent -20°С ЭKO 45 кг
Thermagent -20°С ЭKO 200 кг
Thermagent -30°C 200 кг
Thermagent -20°С ЭKO 1000 кг
Thermagent -30°C
Thermagent -30°C 45 кг
Thermagent -30°C ЭКО 10 кг
Thermagent -20°С ЭKO
Thermagent -65°C 200 кг
Thermagent -30°C 20 кг
Thermagent -65°C 45 кг
Thermagent -30°C ЭКО
Thermagent -20°С ЭKO 10 кг
Thermagent -30°C ЭКО 20000 кг
ThermagentThermagent: в Вашем доме будет всегда тепло!
Заказать звонок
Согласие пользователя сайта на обработку персональных данных
Тепловая инерция и цикличность работы систем поквартирного отопления на основе настенных газовых котлов | C.
O.K. archive | 2021В общем случае управляемость системы отопления связана с тепловой инерционностью всех элементов, влияющих на формирование микроклимата: ограждающих конструкций, воздушного пространства помещения, отопительного контура и приборов отопления.
Без учёта данных параметров создать эффективную схему управления системой автономного отопления при изменениях внешних атмосферных условий не представляется возможным. Влияние инерционности ограждающих конструкций на управление системой поквартирного отопления рассмотрено в работе [1]. Инерционность контура отопления зависит от конструкционных материалов деталей теплогенератора, труб и запорно-регулировочной арматуры, приборов отопления, объёмов и теплофизических свойств теплоносителя.
Оценочный расчёт объёма теплоносителя, по многочисленным рекомендациям в Интернете, например [2], можно выполнить исходя из расчёта 10 л теплоносителя на 1 кВт мощности котла. Так, объём отопительной системы с котлом мощностью 24 кВт оценивается в 240 л. В реальности данный расчёт может привести к большим ошибкам. Настенные газовые котлы часто используются в автономных системах поквартирного отопления. Площадь таких квартир составляет в основном 50–70 м². Максимальная мощность настенных котлов в большинстве случаев равна 18–24 кВт. По указанным рекомендациям объём теплоносителя в системе отопления находится в пределах от 200 до 240 л. В действительности квартира в 50–70 м² имеет три-пять отопительных приборов (радиаторов), а длина трубопроводов двухтрубной системы не превышает 25–35 м. Рекомендации по расчёту теплоносителя в системе отопления данного типа [3] определят объём теплоносителя в такой системе в размере 25–30 л.
Многие консультанты заявляют, что малая инерционность тепловых приборов отопления является положительным фактором, поскольку такие системы быстро нагревают помещение. Однако дело не только в тепловой инерционности приборов отопления, но и в инерционности всего теплового контура и работе теплогенератора.
Настенные газовые котлы конвекционного типа, доля применения которых в России составляет до 98% [4], не способны работать на мощности менее 6–7 кВт·ч. Это обусловлено применением в них атмосферной горелки, которая конструктивно не может работать в режиме менее 40% от максимальной заявленной тепловой мощности [5]. Для обогрева помещения площадью 50–70 м² в многоэтажном многоквартирном доме бóльшую часть времени отопительного сезона требуется не 1 кВт мощности на 10 м² отапливаемого помещения, а 0,2–0,4 кВт, поскольку температура наружного воздуха в этот период, в зависимости от региона, составляет от −5 до +5°C.
Кроме того, квартиры окружены отапливаемыми помещениями других жильцов и помещениями общего пользования. Суммарная мощность для отопления таких квартир в этот период времени составляет 1,5–2,4 кВт·ч. Поскольку конвекционные газовые настенные котлы не могут работать на мощности менее 6–7 кВт·ч, их использование при поквартирном отоплении всегда связано с избыточной мощностью. В результате газовый котёл работает в режиме «старт-стоп» («тактование»). Для снижения количества включений и выключений настенного котла все производители ввели в его систему управления запаздывание повторного запуска — не менее одной минуты по продолжительности. Следовательно, в режиме работы настенных котлов с избыточной минимальной мощностью возникают паузы, связанные не только с настройкой порогов температуры теплоносителя, но и с алгоритмами работы котлов.
Величина тепловой инерционности отопительного контура зависит от двух составляющих: инерционности теплогенератора, трубопроводов, регулировочной арматуры и теплоносителя; инерционности отопительных приборов автономных систем отопления (радиаторов, конвекторов, тёплого пола).
Для поквартирного отопления время нагрева элементов первой группы составляет не более одной-двух минут. А в полноценных системах автономного теплоснабжения загородного дома площадью 200–300 м² этот показатель составляет уже около десяти минут.
При рассмотрении вопросов управления теплоснабжением квартиры в многоквартирном доме ограждающие конструкции, как правило, имеют большую тепловую инерционность. Суточные колебания температуры атмосферы допускается не учитывать [1]. Теплопотери через ограждающие конструкции можно принять стационарными.
Для создания оптимальных алгоритмов управления системой отопления помещения при изменении заданной температуры внутри помещения необходимо оценить влияние инерционности объёма воздуха. Данный параметр применительно к системе отопления зависит от объёмов помещения, типа приборов отопления и их мощности. Если мы рассматриваем отопительные приборы с естественной циркуляцией воздуха (типа радиаторов или конвекторов), то инерционность объёма воздуха в помещении влияет на продолжительность нагрева, которая составляет, в диапазоне гистерезиса настройки воздушных терморегуляторов, около десяти минут.
Рис. 1. Процессы нагревания и охлаждения отопительных приборов системы водяного отопления
Что касается приборов отопления, то показатели инерционности сильно зависят от их материалов и конструкции. В общем виде процессы нагрева и остывания радиаторов отопления представлены на рис. 1. В работе [6] представлены данные по инерционности отопительных приборов, применяемых при поквартирном отоплении.
Постоянные времени отопительных приборов:
- в режиме нагревания конвектора Atoll (ПКН 310) — Тпр.нагр = 6 мин.;
- в режиме нагревания панельного радиатора Profil-Kompakt (FKO 22-03-09) — Тпр.нагр = 15 мин.;
- в режиме охлаждения конвектора Atoll (ПКН 310) — Тпр.охл = 15 мин.;
- в режиме охлаждения панельного радиатора Profil-Kompakt (FKO 22-03-09) — Тпр.охл = 38 мин.
Данные приборы отопления малоинерционны. Алюминиевые и биметаллические радиаторы имеют характеристики инерционности в два-три раза больше, чем у панельных радиаторов. Чугунные радиаторы имеют показатели инерционности ещё выше — в два-четыре раза.
Если в качестве отопительных приборов используется водяной тёплый пол, то инерционность данного низкотемпературного прибора зависит от многих факторов, и в режиме установившегося колебательного процесса с амплитудой регулирования 2–3°C время нагрева составляет пять-десять часов.
При работе газового настенного котла малая инерционность некоторых высокотемпературных приборов отопления, с точки зрения быстроты нагрева помещения, является преимуществом. Но на длительность нагрева воздуха влияет малая инерционность контура отопления. Система встроенного защитного регулирования работы настенных конвекционных котлов основана на установлении порогов гистерезиса температуры подачи теплоносителя на выходе из котла. Данный диапазон изменения определяется заводскими настройками по отоплению в ±5°C и может быть заново установлен на объекте в диапазоне до ±15°C.
В данном варианте поквартирного отопления с использованием конвекционных котлов период нагрева 25 л теплоносителя, при максимальной мощности котла и заводских значениях гистерезиса в 5°C, составляет 45 секунд. При работе котла на минимально возможной мощности (7 кВт) время нагрева составляет две минуты 20 секунд. Указанное время меньше времени нагрева любых приборов отопления в несколько раз (водяной тёплый пол при поквартирном отоплении на рассматривается). Теплоноситель будет нагреваться быстро: даже малоинерционный тепловой прибор не успеет нагреться, и котёл выключится по перегреву теплоносителя. Это значит, что применяемые в рассматриваемой системе отопительные приборы не способны реализовать вырабатываемое настенным котлом тепло, если не изменены заводские установки режимов работы котла.
Чем меньше тепловая инерционность тепловых приборов, тем лучше для скорости нагрева помещения.
Но важно учитывать и инерционность самого контура отопления. Для более устойчивой работы настенного газового котла целесообразно сразу (если котёл используется для поквартирного отопления) предельно занизить максимальную мощность работы котла в режиме «зима». Необходимо выставить верхний порог давления газового клапана на уровне 400 Па. Можно также увеличить порог гистерезиса настройкой выключения температуры до 15°C и установить температуру отключения отопления 60°C. Режим работы такой системы отопления с избыточной мощностью теплогенератора всегда регулируется только за счёт количества циклов включения и выключения котла, но это будет происходить в два-три раза реже, чем при заводском уровне настроек.
Настенный конвекционный котёл, применяемый в поквартирном отоплении, используется для отопления помещения и подготовки горячей воды. Для подогрева проточной воды в объёме потребления одной точкой разбора (душ, ванная, кран) требуется мощность более 15 кВт·ч. Именно это является причиной того, что при поквартирном отоплении настенные котлы всегда будут работать с избыточной мощностью. И при отоплении, и при подготовке горячей воды в настенных котлах используется один и тот же основной теплообменник и атмосферная горелка, которые рассчитываются исходя из максимальной нагрузки (подготовка горячей воды).
Выводы
1. Тепловая инерционность гидравлической части контура отопления — важный показатель для правильного подбора системы автоматического управления работой котла. В системах поквартирного отопления данный показатель в несколько раз ниже, чем у любых отопительных приборов, применяемых в настоящее время в строительстве.
2. При поквартирном отоплении с использованием конвекционных газовых котлов основной режим работы отопительной системы — периодическое включение и выключение теплоагрегата. Это обусловлено значительной избыточностью тепловой мощности настенного газового котла в режиме «Отопление» даже при работе на минимальной нагрузке. Однако на практике можно значительно снизить число включений-выключений котла за счёт корректировки его заводских настроек (данные работы по настройке котла должны проводить специалисты).
3. Режим работы настенного газового конвекционного котла при поквартирном отоплении с точки зрения цикличности не соответствует номинальным условиям эксплуатации котла, установленным заводом-изготовителем для гарантийных обязательств.
Управление системой ОВКВ: тепловая нагрузка в системах переменного объема
В прошлом месяце мы обсуждали, как система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) постоянного объема будет постоянно прокачивать один и тот же расход охлажденной воды через всю систему независимо от режима охлаждения. нагрузка. Это хорошо работало, когда в жаркий день требовалось максимальное охлаждение, но в периоды низкой нагрузки на охлаждение большая часть охлажденной воды проходила через байпас. Этот метод позволял управлять системой, но с большими затратами. Также обсуждалось, как можно использовать центробежные насосы, подключенные к приводам с регулируемой скоростью (VSD), для снижения затрат на перекачку в системе охлажденной воды за счет изменения скорости потока через систему в соответствии с охлаждающими нагрузками системы.
Новая система
Поскольку системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха являются рециркуляционными системами, насосу не нужно преодолевать статический напор. В результате насос просто должен компенсировать потерю напора, связанную с потоком через соединительные трубопроводы и воздухообрабатывающие агрегаты. Потери напора в закрытой системе можно упростить, построив график зависимости потерь напора от расхода (см. рис. 1). Накладывая кривую потери напора на кривую насоса, можно увидеть, как система может работать вместе. Расход через систему возникает на пересечении кривых насоса и потери напора.
Установив преобразователь частоты на насос, скорость насоса можно отрегулировать таким образом, чтобы расход системы соответствовал расходу, необходимому для тепловой нагрузки системы. Используя этот подход, скорость потока через систему можно контролировать, регулируя скорость насоса с помощью преобразователя частоты.
В системах водяного охлаждения расчетный перепад температур устанавливается для теплообменников в вентиляционных установках. Скорость потока через воздухообрабатывающие агрегаты регулируется таким образом, чтобы температура воздуха на выходе из воздухообрабатывающего агрегата равнялась температуре, установленной на термостате занимаемого помещения. Если температура в занимаемом помещении слишком высока, поток охлажденной воды через вентиляционную установку увеличивается. Когда температура помещения ниже установленного значения, расход охлажденной воды через увлажнитель уменьшается.
Теперь давайте посмотрим, что происходит, когда тепловая нагрузка помещения составляет всего 50 процентов от расчетной тепловой нагрузки. Поскольку тепловая нагрузка помещения составляет всего 50 % от расчетной, расход охлажденной воды через воздухообрабатывающий агрегат должен составлять только 50 % от необходимого.
Это приводит к тому, что насос работает обратно по кривой насоса, что приводит к увеличению давления нагнетания. В результате перепад давления на клапанах регулирования температуры выше при более низких скоростях потока.
В системах HVAC с большим количеством охлаждающих контуров, устройств обработки воздуха и клапанов регулирования температуры система должна быть спроектирована таким образом, чтобы свести к минимуму падение давления на клапанах регулирования температуры. Вот почему системы постоянного объема по-прежнему широко используются в системах ОВКВ с охлажденной водой.
Системы с постоянным расходом
В системе с постоянным объемом (описанной в колонке за последний месяц) скорость потока через систему поддерживается на постоянном уровне независимо от тепловой тепловой нагрузки системы. Комнатная температура поддерживается за счет обхода части охлажденной воды вокруг кондиционера. В нашем примере 50% расчетного расхода будет проходить через теплообменник, а оставшаяся часть будет проходить в обход теплообменника. Как только система сбалансирована, перепад давления на клапане регулирования температуры может оставаться на низком уровне при различных скоростях потока. Поскольку скорость потока охлажденной воды через систему должна соответствовать максимальной тепловой нагрузке системы, независимо от текущей тепловой нагрузки, необходимой для соответствия условиям эксплуатации, это будет контролировать систему, но при более высоких затратах на перекачку.
Системы с переменным объемом
В системе с переменным объемом через систему проходит только охлажденная вода, необходимая для удовлетворения тепловой нагрузки. Без насоса с регулируемой скоростью клапаны регулирования температуры в каждом контуре недостаточно велики, чтобы выдерживать требуемый более высокий перепад давления. На рис. 2 показано, что происходит при работе системы при 50-процентной тепловой нагрузке охлаждения.
При использовании насоса с установленным преобразователем частоты скорость вращения насоса регулируется таким образом, чтобы кривая насоса пересекала кривую потери напора при 50-процентном расходе. Мало того, что насос пропускает только 50% расчетного расхода, так еще и системе требуется меньший напор при таких расходах. Такое снижение напора насоса и скорости потока приводит к огромной экономии энергии.
Глядя на то, как насос с установленным преобразователем частоты экономит энергию, владельцы зданий устанавливали их в своих системах охлажденной воды. Это было успешно при установке преобразователей частоты в новых системах, обычно в системах ОВКВ с охлажденной водой, но при их установке в существующих системах возникали проблемы.
Установка преобразователей частоты в существующих системах
Многие владельцы зданий хотели установить преобразователи частоты на насосы охлажденной воды в существующих системах. Вот тут и начались проблемы. Глядя на упрощенную кривую на рисунке 1, потери напора в системе представлены в виде одной кривой потерь, которая в действительности состоит из нескольких работающих вместе контуров. Каждый контур снабжается общим насосом, но каждый тракт имеет потери напора, связанные с соединительными трубопроводами, воздухообрабатывающими установками и регулирующим клапаном. Температура на выходе из воздухообрабатывающего агрегата регулируется путем управления скоростью потока в контуре.
Рисунок 1. Потеря напора в зависимости от расхода ( Изображения предоставлены автором )В системах HVAC для различных контуров требуется множество регулирующих клапанов. Клапаны регулирования температуры рассчитаны на низкие перепады давления, чтобы снизить стоимость приводов клапанов и свести к минимуму воздушный шум, связанный с высоким перепадом давления. Если перепад давления на клапане регулирования температуры слишком велик, контур не будет работать должным образом.
При преобразовании существующей системы с постоянным объемом в систему с переменным объемом или при добавлении охлаждающих нагрузок к существующим системам многие регулирующие клапаны показывают избыточное дифференциальное давление. Тем не менее, есть способы преодолеть проблемы, связанные с высоким перепадом давления, чтобы воспользоваться преимуществами экономии с помощью частотно-регулируемого привода. Они включают в себя установку и настройку балансировочных клапанов в контурах с высоким перепадом давления, установку регуляторов перепада давления для минимизации перепада давления на клапанах регулирования температуры или установку регулирующих клапанов, не зависящих от давления.
Установка балансировочных клапанов
Ручные балансировочные клапаны могут быть установлены перед клапанами регулирования температуры. Балансировочные клапаны настраиваются вручную, чтобы компенсировать часть потерь напора в контуре, что приводит к минимизации потерь напора на клапане регулирования температуры. Это требует установки и настройки балансировочных клапанов для каждого контура в системе. Каждый раз, когда тепловая нагрузка в цепи или системе значительно изменяется, система должна быть перебалансирована, чтобы соответствовать изменениям конструкции.
Рис. 2. Система, работающая при 50-процентной тепловой нагрузке охлажденияУстановка регуляторов ограничения расхода
Система с переменным объемом может быть спроектирована путем установки регуляторов ограничения расхода перед клапанами регулирования температуры, настроенными на максимальный расход контура. В нашем примере предположим, что максимальная скорость потока через контур охлаждения составляет 50 галлонов в минуту (галлонов в минуту), а регулятор ограничения потока установлен перед клапаном контроля температуры. Регулятор ограничения расхода не допускает превышения установленного значения независимо от давления на входе. Регулятор ограничения расхода также приводит к потере напора при более низком расходе, подобно ручному балансировочному клапану (как описано выше), тем самым уменьшая перепад давления на клапане регулирования температуры.
Такой подход устранил необходимость балансировки системы при изменении тепловых нагрузок на другие контуры в системе, но клапан необходимо заменить при увеличении напорной нагрузки на затронутый контур.
Установка регуляторов перепада давления
По мере увеличения количества контуров в системе HVAC увеличивается перепад давления на клапане регулирования температуры. Это особенно верно для контуров, физически расположенных ближе к насосу.
В системах HVAC с охлажденной водой насосы обеспечивают всю гидравлическую энергию, необходимую для каждого контура системы. Контуры, физически расположенные ближе всего к насосу, имеют меньшие потери напора в соединительных трубопроводах, чем контуры, расположенные дальше от насоса. В результате контуры, расположенные ближе всего к насосу, обычно имеют гораздо более высокий перепад давления в контурах, чем тепловые нагрузки, расположенные дальше от насоса.
Использование регулятора перепада давления измеряет давление в подающем и выпускном коллекторах в контурах (см. рис. 3). Контроллер перепада давления позиционирует регулятор так, чтобы он поглощал избыточную гидравлическую энергию в подающем и возвратном коллекторе, обеспечивая тем самым правильную работу клапанов регулирования температуры. Этот подход требует установки регулятора перепада давления вместе с соединениями для датчиков давления. Поскольку перепад давления в контуре или группе контуров, снабжаемых общим подающим и выпускным коллектором, поддерживается на заданном перепаде давления независимо от скорости потока, управлять соответствующими клапанами регулирования температуры будет легче.
Рис. 3. Использование регулятора перепада давленияНедостатком этого подхода является потенциальная перегрузка, если имеется слишком много цепей, питаемых данным регулятором перепада давления.
Установка регуляторов, не зависящих от давления
Регуляторы, не зависящие от давления (PIC), могут успешно регулировать расход через клапан регулирования температуры в широком диапазоне перепада давления. Это достигается путем установки регулятора перепада давления (DPR) в одном корпусе клапана с клапаном регулирования температуры.
В DPR используются внутренние проходы для установки постоянного перепада давления на клапанах регулирования температуры независимо от скорости потока через клапан.
Например, предположим, что перепад давления на PIC составляет 40 фунтов на квадратный дюйм. На клапан управления температурой подается входной сигнал для регулирования скорости потока через клапан в устройство обработки воздуха. Давление жидкости после клапана регулирования температуры измеряется в точке P1 внутри клапана. Давление в точке P1 автоматически регулируется DPR для поддержания постоянного перепада давления на уровне 5 фунтов на кв. дюйм независимо от расхода. Положение клапана DPR Давление на входе подается на секцию клапана DPR. В этом примере DPR позиционирует шток клапана так, чтобы обеспечить давление 35 фунтов на кв. дюйм.
Когда в контуре требуется уменьшение расхода, перепад давления на PIC увеличивается. Встроенный регулятор давления настраивается для увеличения потери напора при требуемом расходе, а клапаны контроля температуры реагируют на то же перепад давления в пять фунтов на квадратный дюйм. Регулятор перепада давления может поглощать избыточный напор независимо от расхода, требуемого контуром.
Поскольку на клапан регулирования температуры всегда действует постоянный перепад давления в пять фунтов на квадратный дюйм, клапан контура может правильно работать при более широком диапазоне охлаждающих нагрузок и перепадов давления.
PIC должны быть приобретены и установлены в каждой цепи для правильной работы системы. Они стоят дороже, чем стандартный регулирующий клапан, но на них не влияет перепад давления в контуре, поэтому нет необходимости устанавливать балансировочные клапаны, клапаны ограничения расхода или регуляторы перепада давления. Кроме того, за счет поддержания постоянного перепада давления на клапане регулирования температуры, независимо от расхода охлажденной воды, системой можно управлять при изменяющейся тепловой нагрузке.
Интеграция преобразователя частоты в систему управления
Установка преобразователя частоты на насос в системе ОВКВ с охлажденной водой позволяет изменять скорость насоса для регулирования расхода через систему в соответствии с тепловыми нагрузками системы. Преобразователь частоты управляется для поддержания достаточного давления, поэтому насос может обеспечить поток во все контуры для удовлетворения тепловых нагрузок системы. Выбор местоположения источника давления, используемого для подачи управляющего сигнала, можно упростить, используя программное обеспечение для моделирования всей системы трубопроводов, чтобы можно было увидеть, как система будет работать в любых ожидаемых условиях эксплуатации.
Нажмите здесь, чтобы прочитать больше столбцов «Улучшение насосной системы».
Вторичный поток, как заставить ваш тепловой насос работать действительно хорошо и почему объем системы не должен иметь значения.
Грэм ХендраГрэм Хендра
Старший бизнес-лидер | Эксперт по тепловым насосам | член правления
Опубликовано 4 апреля 2021 г.
+ Подписаться
Несколько недель назад я написал в блоге о потоке, который является жизненной силой вашего теплового насоса. https://www.linkedin.com/pulse/flow-life-blood-your-heat-pump-graham-hendra/, но это не вся история, поэтому я решил объяснить немного больше.
Сделать так, чтобы вода кричала вокруг теплового насоса, легко, большая часть трубопроводов будет новой, и если ваш проектировщик теплового насоса хорош, он будет нужного размера.
Таким образом, поток воды, показанный здесь зеленым цветом, будет проходить через тепловой насос, и эффективность должна быть довольно хорошей, помните правило: возьмите мощность теплового насоса в кВт и сделайте расход в 2–2,5 раза больше этой цифры, поэтому блок 16 кВт требуется 32 – 40 л/мин.
В режиме горячей воды мы перемещаем клапаны и нагнетаем воду через цилиндр. Опять же, если он хорошо спроектирован и установлен, вы должны получить потрясающие скорости потока и эффективность. Но будьте осторожны, если вы используете дерьмовый цилиндр или цилиндр со слишком маленькой катушкой, они поют, когда вода течет через них, это похоже на низкий басовый гул, это чертовски раздражает. Если это произойдет, вам нужно замедлить воду в режиме горячей воды, иначе владелец дома сойдет с ума. У некоторых тепловых насосов есть это положение, у большинства нет. Это в моем обязательном списке.
Это все хорошо, и именно здесь большинство производителей оставляют вас наедине с собой. Бит после заголовка, пластины или буфера – это ваша проблема. Я тоже хотел бы оставить вас там, чтобы исправить это самостоятельно, но я обнаружил, что наши клиенты тоже обращаются за помощью сюда, так что вот.
Вторичный расход — это расход после буферного коллектора или пластинчатого теплообменника. Помните, что это только в цепи, чтобы остановить отключение агрегатов в условиях низкой нагрузки.
Этот вторичный поток чрезвычайно важен, но почти ни один тепловой насос на рынке не измеряет его, они просто не имеют ни малейшего представления о том, что происходит в системе. У некоторых даже нет возможности управлять вторичным насосом (насос z1 на чертеже), поэтому возможно, что тепловой насос может работать вообще без вторичного потока. Все нагревается, но горячая вода не доходит до радиаторов.
Ваша домашняя система подключена вот так, все радиаторы параллельны друг другу, если у вас большой дом, он, вероятно, разделен на 2 зоны или более.
Не нужно быть гением, чтобы сообразить, что если работает только 1 зона, скажем, открыт только клапан Z1, расход во вторичном контуре не такой быстрый, как если бы работали обе зоны. В идеальном мире тепловой насос отреагирует на это и отрегулирует свою мощность и скорость потока в соответствии с требованиями.
В действительно хорошей системе сантехник регулирует скорость потока для каждого радиатора таким образом, чтобы поддерживать комнатную температуру в доме (если поток слишком большой, в помещении жарко, а если слишком низкий, в комнате холодно) . Если он сбалансирован таким образом, то все комнаты достигают температуры примерно в одно и то же время. Если в вашей системе есть термостатические радиаторные клапаны, вы можете плохо контролировать комнатную температуру в доме, крутя ручку на радиаторе, и сантехнику не нужно балансировать радиаторы. Но вот в чем загвоздка, представьте себе такой теплый день, как сегодня, комнаты прогреваются и вентили радиаторов закрываются, поэтому расход во втором контуре замедляется. возможно, вы нагреваете только один или два радиатора и помните, что никто не сообщает тепловому насосу, что происходит.
В моей системе всего 150 литров воды во всех трубах и радиаторах, в первичном контуре всего около 25 литров, остальное во вторичном. Поэтому, если бы я запустил только первичный контур, устройство могло бы перегреться или, что еще хуже, замерзнуть в режиме разморозки. Некоторые производители параноидально относятся к этому, потому что у них нет надежного доступа к воде во вторичном контуре. Если производитель вашего теплового насоса требует от вас установки волюмайзера или буфера в первичном контуре, чтобы иметь доступ к минимальному объему воды, который можно использовать для оттаивания, вы знаете, что он не может контролировать вторичный поток.
Мой совет, если у вас есть одна из этих систем, удалить все зональные клапаны после коллектора и поставить запорные щитки, защищенные от несанкционированного доступа радиаторные клапаны на каждом раде в доме, я бы также поставил реле, чтобы вторичный насос работал все время. первичный насос работает в режиме обогрева. Таким образом, у вас есть множество системного объема и множество вторичных скоростей потока. Не требуется буфера или волюмайзера. Вы только что разработали решение, которое проектировщики и производители тепловых насосов не удосужились реализовать.