CC BY
8УДК 662.612-428.4 Наконечный В. А., аспирант
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РЕГУЛИРУЕМЫХ СИСТЕМ
ОТОПЛЕНИЯ
Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Украина
Анотащя
Наведет результати дослщжень ефективност взаемоди терморегуляторiв на^вальних приладiв систем опалення в залежност вiд теплово! шерци останнiх. Визначена область оптимально! роботи терморегуляторiв.
Ключовi слова: системи опалення, терморегулятор, теплова шерщя.
Анализ основных исследований и публикаций.
Системы отопления являются основным инструментом, позволяющим создавать и поддерживать тепловые комфортные условия в зданиях и сооружениях. В настоящее время к этим функциям добавилась функция управления параметрами микроклимата, что в совокупности с требованиями энергосбережения выводит на первую роль именно системы отопления.
Современные системы отопления имеют принципиально иной подход к регулированию - это не процесс наладки перед пуском с последующей работой в постоянном гидравлическом режиме, это системы с постоянно изменяющимся тепловым режимом в процессе эксплуатации, что соответственно требует оборудования для отслеживания этих изменений и реагирования на них. К примеру, изменение теплового режима зависит от способности терморегулятора изменять расход тепловой энергии на приборы в системе отопления, что вызывает цепную реакцию других систем (либо терморегуляторов, что может вызвать как разрегулировку системы, так и выход из строя циркуляционного насоса, либо перегрузку системы электроснабжения).
Системы отопления можно разделить:
1. По радиусу действия - местные и центральные;
2. По виду циркуляции теплоносителя - естественные и искусственные (насосные);
3. По типу теплоносителя - воздушные, водяные, паровые, электрические, комбинированные;
4. По способу разводки - с верхней, нижней, комбинированной, горизонтальной, вертикальной;
5. По способу присоединения приборов - однотрубные, двухтрубные, комбинированные;
6. По типу применяемых приборов - конвекционные, лучистые, конвекционно-лучистые;
7. По ходу движения теплоносителя в магистральных трубопроводах - тупиковые и попутные;
8. По тепловым режимам - с постоянным и изменяемым режимом.
9. По величине перепада температур в подающей и обратной магистрали - бифилярные системы.
Все эти признаки системы в реальности, как правило, смешиваются -например, водяная система с нижней разводкой, тупиковая, с изменяемой гидравликой, с нагревательными приборами - конвекторами, электрическая - прямого действия и воздушная или водяная системы отопления
Очевидно, что задачей проектирования и расчета является определение двух взаимосвязанных показателей: количества энергии и способа ее распределения [3], соответственно, энергосберегающие решения зданий, рассматриваемые при проектировании систем отопления, включают в себя следующие мероприятия:
- тепловая защита здания: утепление стен, покрытия, потолков подвалов, замена оконных заполнений, балконных и входных дверей;
- реконструкция тепловых вводов в здание с установкой приборов учета, контроля и регулирования расхода энергоносителей;
- переход от систем отопления с постоянным гидравлическим режимом к системам с регулируемым гидравлическим режимом;
- модернизация систем вентиляции с устройством отбора и повторного использования теплоты;
- реконструкция систем горячего водоснабжения с установкой счетчиков расхода воды и дискретно регулирующей запорной арматуры.
При этом реакция отопительного прибора на работу автоматики управления теплоотдачей при установке терморегулятора и автоматических регуляторов на стояках системы отопления [2] должна быть минимизирована по времени.
Однако регулирование уже вышло из границ поддержания гидравлической устойчивости системы и решает задачи в более обширной области - энергосбережения. В связи с тем, что терморегулятор должен быть установлен на каждом нагревательном приборе, возможно, представляет интерес рассмотрение взаимодействия этих двух элементов с точки зрения их эффективной работы.
По величине тепловой инерции нагревательные приборы подразделяют на приборы малой тепловой инерции, имеющие малый вес и водоёмкость на единицу площади изготовленные из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности (конвекторы, металлические и биметаллические штампованные радиаторы) и большой тепловой инерции
соответственно с большой массой материала, водоёмкостью на единицу площади и низким коэффициентом теплопроводности материала из которого изготовлены (чугунные радиаторы, чугунные ребристые трубы, отопительные панели «теплый пол» и т.д.). То есть, нагревательные приборы малой инерционности быстрее нагреваются и остывают при изменении расхода температуры теплоносителя проходящего через них, что при эксплуатации систем отопления с терморегуляторами является более эффективным, чем использование приборов с большой инерционностью [4].
Однако, нагревательные приборы большой инерционности, как правило, дешевле и более долговечны, что определяет их большую распространенность. Кроме того, в настоящее время все большее распространение получают так называемые периодические системы отопления - основанные на аккумуляции тепла нагревательными приборами (например, при использовании нагревательных элементов в ограждающих конструкциях).
Исследование работы терморегулятора в системе отопления.
В связи с этим целью настоящей работы является сопоставление времени полного закрытия терморегулятором подачи теплоносителя в нагревательный прибор с временем остывания самого нагревательного прибора.
Данные о времени полного закрытия терморегулятора приняты согласно требований нормативных документов (до 40 мин.), что согласовывается с данными, приведенными в каталогах ведущих фирм-производителей терморегуляторов. Время остывания нагревательного прибора определялось по темпу остывания нагревательного прибора, достаточно обоснованные данные которых приведены в исследованиях [1].
Анализ приведенного графика показывает, что терморегуляторы наиболее эффективно работают в случае установки конвекторов и стальных, алюминиевых, биметаллических радиаторов. В случае установки терморегуляторов на чугунные радиаторы при изменении температуры внутреннего воздуха (например, при повышении) произойдет полное закрытие потока теплоносителя в нагревательный прибор, поскольку время остывания последнего значительно больше времени полного закрытия клапана терморегулятора. То есть, регулирование в данной системе будет осуществляться в двух позициях - клапан терморегулятора либо полностью открыт, либо закрыт, что, по всей вероятности, уменьшает эффективность регулирования с точки зрения энергосбережения. Что же касается систем отопления с нагревательными элементами в стене или перекрытии, то возможно, в данном случае использовать качественное регулирование в котельном агрегате.
Выводы.
1. Терморегуляторы наиболее эффективно работают в случае установки конвекторов и стальных, алюминиевых, биметаллических радиаторов.
2. В случае установки терморегуляторов на нагревательные приборы большой инерционности произойдет полное закрытие потока теплоносителя в нагревательный прибор, поскольку время остывания последнего значительно больше времени полного закрытия клапана терморегулятора.
3. В системах отопления с нагревательными элементами в стене или перекрытии возможно использовать качественное регулирование теплоносителя в котельном агрегате.
Сопоставление времени полного закрытия терморегулятора и остывания нагревательного
прибора
700
600
500
400
■ 300
200
100
300
138
нагревательные приборы
Рис.1. Сопоставление времени закрытия терморегулятора со временем остывания нагревательного прибора:
- время остывания нагревательного прибора (1- конвектор, 2-стальной радиатор, 3 - чугунный радиатор, 4 - нагревательная панель в стене, 5 - нагревательная панель в перекрытии).
--время полного закрытия терморегулятора.
0
5
Литература:
1. Кононович Ю.В. Тепловой режим зданий массовой застройки.-М.: Стройиздат, 1986. - 157с.
2. Пырков В.В. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика. К.: Таки справи, 2005, с.302.
3. Табунщиков Ю.А., Хромец Д.Ю., Матросов Ю.А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1986
**
4. СНиП II-3-79 . Строительная теплотехника. -М. : ЦНИИТП Госстроя СССР,1986-32с.
Abstract
Nakonechny VA, graduate student
EFFECTIVE INTERACTIONS CONTROLLED HEATING ELEMENTS
Odessa State Academy of Construction and Architecture, Ukraine The results of studies on the effectiveness of interaction thermostat heaters heating depending on the thermal inertia of the past. The region of optimum performance thermostats.
Keywords: heating, thermostat, thermal inertia.
