БАЛАНСИРОВКА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Т Е Х Н И Ч Е С К И Е

НАУКИ

УДК 697

А.С. Миронов

БАЛАНСИРОВКА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

В статье освещены методы балансировки систем отопления. Ее роль в повышении энергоэффективности систем отопления. Рассмотрена балансировка систем отопления при помощи термостатических и термостатических клапанов, их классификация и особенности, предъявляемые к монтажу.

Ключевые слова: энергоэффекивность, отопление, балансировка.

Балансировка систем отопления один из наиболее эффективных способов повысить энергоэффективность всей системы в целом. К сожалению, балансировка гидравлики (наладка) систем отопления до сих пор не считается необходимым делом. Ведь неправильные расходы тепло или холодоносителя приводят к неправильной температуре воздуха в помещениях, плохой работе автоматики, шумам, быстрому выходу из строя насосов, котлов, труб, неэкономичной работе всей системы в целом. Известно, что при повышении температуры в помещении на 1°С получается перерасход тепловой энергии на 6-10%. [1]

Основная причина кроется в недооценке важности балансировки гидравлики и просто в отсутствии необходимых знаний и опыта в эксплуатации систем теплоснабжения.

Ведь известно, что обычно вода, или иной теплоноситель, циркулирует по трубопроводу в сторону наименьшего сопротивления и вначале заполняет контуры отопления, которые ближе всего расположены к источнику тепла. Поэтому, чем дальше расположен радиатор от нагревательного контура, тем меньше он нагреется, так как теплоноситель остывает, отдавая тепло впередистоящим радиаторам. Кроме того, при большой скорости потока вода-теплоноситель не успеет отдать достаточное количество тепла радиатору, увеличивая тем самым время прогрева всей системы. Естественно, это увеличивает расходы тепловой энергии, а помещения будут прогреваться неравномерно. Избежать таких ситуаций можно путем балансирования системы отопления, то есть ее необходимо настроить так, чтобы потоки теплоносителя равномерно распределялись по контурам, а температура и давление оставались неизменными. [2]

Очень часто считают, что достаточно провести гидравлический расчет с подбором труб и, при необходимости, шайб, и проблема решена. Но это не так. Во-первых, расчет имеет приближенный характер, а во-вторых, при монтаже возникает масса дополнительных неконтролируемых факторов.

© Миронов А.С., 2013.

ISSN 2223-4047

Вестник магистратуры. 2013. №1(16).

Есть мнение, что гидравлику можно увязать с помощью расчета настроек термостатических клапанов. Это тоже не так, поскольку точность такой увязки будет низкой, до ± 40% на малых настройках, настройки близких к насосу термостатических клапанов будут маленькими, что чревато опасностью засорения, возможностью возникновения шумов. Кроме того, если по каким-либо причинам через стояк не проходит достаточное количество воды, термостатические клапаны будут просто открыты, а температура воздуха в помещении будет низкой. С другой стороны, при перерасходе теплоносителя может быть ситуация когда открыты форточки и термостатические клапаны. Иными словами применение одних только термостатических клапанов недостаточно для экономически эффективной работы системы в целом. Для того чтобы достичь наибольшего энергосберегающего эффекта, при строительстве различных новых зданий и индивидуального жилья, а также при осуществлении реконструкции объектов, в каждом контуре отопительной системы нужно предусмотреть устройство, с помощью которого регулируется гидравлическое сопротивление (пропускная способность контура). [3]

Под балансировкой понимается наладка гидравлики, так чтобы каждый элемент системы: радиатор, фэнкойл, калорифер, ветвь, плечо, стояк, магистраль имели проектные расходы. При этом определение и выставление настроек термостатических клапанов является частью общего процесса наладки гидравлики.

Одно из решений данной проблемы использование в системах отопления балансировочных клапанов, что помогает в большинстве случаях решить важную задачу балансировки системы, а именно позволяют регулировать расход рабочей среды и предотвращают возникновение аварийных ситуаций из-за превышения предельных параметров давления. С помощью балансировочных клапанов, которые предназначены для гидравлической регулировки систем за счет изменения гидравлического сопротивления на клапане, можно отрегулировать расходы так, что все радиаторы получат необходимое количество горячей воды. Тогда во всех комнатах будет тепло, причем, при минимальном расходе энергии. Для точной балансировки используют специальный прибор, который замеряет скорость теплоносителя в ключевых точках контура. [1]

Балансировочные клапаны классифицируются по следующим параметрам:

• рабочая среда: вода, гликолевый раствор, пар;

• рабочая функция: регулировка температуры, давления, расхода рабочей среды или их комбинация;

• тип здания: одноквартирный дом или коттедж, многоквартирное жилое здание, офисное или общественное здание;

• назначение трубопроводной системы: холодное водоснабжение, горячее водоснабжение, отопление;

• параметры рабочей среды: давление, расход, температура;

• место установки: подающий трубопровод, обратный трубопровод, байпас;

• тип настройки: фиксированная, изменяемая;

• тип присоединения: внешняя резьба, внутренняя резьба, коническая резьба, фланец.

Балансировочные клапана производят в ручном и автоматическом исполнении.

При выборе клапанов особое внимание нужно уделять ограничениям их применимости в конкретных условиях эксплуатации: скорости потока рабочей среды, риска возникновения кавитации и величины перепада давления.

Очень важно, чтобы прибор определял расход с точностью не хуже ± 5% и имел низкий порог чувствительности, не хуже ± 0,2 кПа, поскольку часто приходится иметь дело с небольшими перепадами давления в несколько кПа. [3]

Балансировка контура важнейший этап в балансировке системы - это выставление заранее рассчитанных параметров расхода контура, или с помощью специального измерительного компьютера, который показывает значения расхода в настоящее время. Для наладки значений расхода не нужен специальный инструмент. Настройка производится по дискретной шкале с легкочитаемой удобной индикацией. Клапан подбирают по диаметру трубы, а потом выбирают значение шкалы настраивания клапана по таблицам в зависимости от требуемого расхода и диаметра клапана.

Необходимо также знать и требования, предъявляемых к монтажу балансировочных клапанов:

1. Необходимо четко обеспечивать монтажное положение клапана. Направление движения теплоносителя должно совпадать со стрелкой на корпусе. В противном случае не будет обеспечиваться расчетное сопротивление клапана и нужный расход. Однако следует отметить, что некоторые производители клапанов, а в частности Сотар, в требованиях к монтажу в от-

дельных случаях допускают монтировать балансировочные клапаны с направлением стрелки на корпусе и против потока. Положение штока для большинства моделей не существенно, он может быть расположен в любой плоскости. [4]

2. Рабочие органы клапана должны быть защищены от попадания механических загрязнений. При монтаже, перед клапаном обязательно надо предусмотреть установку грязевика или фильтра. [4]

3. Для устранения турбулентного движения жидкости до и после клапана надо смонтировать прямые участки трубопровода нужной длины. Это требование будет указано в документации на клапан. [4]

4. Заполнение системы, оснащенной балансировочными клапанами, должно осуществляться особым образом. Для системы с динамическими клапанами нужно предусматривать заправочные штуцеры непосредственно рядом с клапаном на обратном трубопроводе. При этом клапаны, установленные на подающем трубопроводе должны быть закрыты. [4]

Облегчить наладку систем отопления, обеспечить полный и непрерывный контроль за параметрами системы возможно при совместном использовании систем телемеханики и запор-но-регулирующей арматуры. Применение систем телеметрии наиболее актуальны в применении на промышленных предприятиях и общественных зданиях. [5]

При помощи телеметрического контроля, возможно, не только наблюдать, но и производить контроль, как за процессом, так и за состоянием приборов балансировки (в случае отказа или неэффективной работе подается сигнал на сервер).

Для осуществления контроля необходимо выполнить следующие действия:

- устанавливаются датчики температуры воздуха внутри помещения (обычно по оному датчику в каждое помещение), один датчик температуры наружного воздуха

Датчики передают информацию по средством радиопередачи ZigBee, на ретранслятор с которого информация передается на сервер сбора данных, где они анализируются программой, которая принимает решение о необходимости открытия или закрытия клапана

- вся балансировочная арматура (балансировочные клапана, двухходовые и трехходовые клапана) должна использоваться с электроприводами для подключения их к контрольно-исполнительному устройству (шкаф телемеханики). [5]

Подводя итог можно сказать, что применение балансировочных клапанов помогает избежать аварийных ситуаций, так как обеспечивает контроль за давлением и температурой и не допускает достижения их предельных значений, спокойно может выступать в качестве запорной арматуры, перекрывать поток среды по трубопроводу или теплоносителя в стояк.

Кроме того настройки клапана можно меняться в процессе эксплуатации, если изменилось гидравлическое сопротивление в системе в целом, потому что с течением времени проходное сечение стальных труб, например, становится другим.

В настоящее время производимый для балансировки отопительных систем ассортимент клапанов, позволяет решить множество задач, которые возникают на этапах проектирования, реконструкции, строительства и эксплуатации различных объектов строительства, в том числе и индивидуального жилья.

Библиографический список

1. Пырков В.В. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика. ISBN 978-966-7208-56-1.

2. СНиП 41-01-2003 Отопление вентиляция и кондиционирование.

3. Пырков В.В. Особенности современных систем водяного отопления ISBN 966-96222-7-1.

4. EN 12828:2003 Heating systems in buildings - Design for waterbased heating systems.

5. Пырков В.В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование ISBN 978-966-720847-9.

МИРОНОВ Артем Сергеевич - магистрант Архитектурно-строительного факультета Владимирского Государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.