Как спроектировать гидравлически сбалансированную систему с переменным расходом теплоносителя?

24.05.2016

Как спроектировать гидравлически сбалансированную систему с переменным расходом теплоносителя?



Гидравлический баланс в системе не цель, а средство для возможности обеспечить технологические параметры, поддерживаемые системой.

Задачей систем тепло- или холодоснабжения является поддержание определенных климатических параметров в помещениях. В соответствии с нормами при проектировании систем их расчет производится для самых неблагоприятных или приближенным к ним условий. Такие условия могут возникать не каждый год или действовать непродолжительно. Для поддержания комфортных условий в помещениях в разрабатываемых системах предусматривается регулирование.

В климатических системах возможно применение одного из трех типов регулирования: качественного, количественного и качественно-количественного. При качественном регулировании поддержание необходимых климатических параметров в помещении достигается изменением температуры теплоносителя при его постоянном расходе. При количественном — меняется количество теплоносителя, пропускаемого через приборы, с сохранением температуры теплоносителя.

При качественно-количественном регулировании изменяются и расход, и температура теплоносителя. Пока в системах отопления или кондиционирования использовалось только качественное регулирование, то расход в них оставался неизменным, т.е. статичным, и для регулировки достаточно было статических регуляторов — сменных дроссельных шайб или пришедших им на смену ручных балансировочных вентилей.

Использование только качественного регулирования исключает точное соблюдение температурного режима у конечных потребителей и, как следствие, снижает экономичность системы. Прежде всего, по этим причинам терморегулирование стало широко использоваться и сегодня является обязательным. Терморегулирование делает отпуск теплоносителя потребителям количественным, или качественно-количественным.


Рис. 1. Схема расстановки балансировочной арматуры в системе с качественным регулированием

Расход в системах с количественным и качественно-количественным регулированием — постоянно изменяющийся, т.е. динамический. Если в ранее рассмотренной схеме (рис. 1) у потребителей применить терморегулирование, то для поддержания заданного гидравлического режима в определенных рамках потребуется:
установить дополнительные балансировочные вентили на ответвлениях, прежде не нуждавшихся в регулировке;
применить насосы с частотным регулированием, реагирующие на изменения расхода в системе.

Рис. 2. Схема расстановки ручных балансировочных вентилей в системе с количественным или качественно-количественным регулированием

Прежняя схема с использованием ручных балансировочных вентилей примет вид — см. рис. 2. Независимо от способа терморегулирования для создания гидравлического баланса системы с использованием статических (ручных) балансировочных вентилей потребуется:
  • выполнить полный гидравлический расчет системы;
  • вычислить превышение напора каждого гидравлического кольца по отношению к напору в кольце с наибольшим гидравлическим сопротивлением и определить настройки балансировочных вентилей;
  • смонтировать переходы диаметров трубопроводов на участках, где из-за малых расходов балансировочный вентиль равного с трубопроводом диаметра не обладает регулирующей способностью;
  • выставить настройки на балансировочных вентилях;
  • проверить в гидравлических кольцах соответствие фактических расходов расчетным;
  • выполнить перенастройку балансировочных вентилей на участках с выявленными отклонениями расхода от расчетного… …знакомая картина — см. рис. 3.

Внесение изменений (нагрузка, модели и размеры запорной арматуры, материал и размер труб, конфигурация трасс) приведет к необходимости повторения всего комплекса мероприятий. Даже при сохранении вышеперечисленных факторов необходимо периодическое (раз в три-пять лет) проведение тех же мероприятий — изменяется шероховатость элементов системы, вызванная коррозией материалов и отложениями на внутренних поверхностях.

При этом, чем больше разветвленность системы, тем труднее будет удержать баланс расходов по гидравлическим кольцам. Система будет иметь низкую гидравлическую устойчивость. Кроме того, некоторые тепломассообменные установки, например чиллеры, котлы, градирни по условиям их эксплуатации нуждаются в постоянном расходе теплоносителя. Статические регуляторы не способны поддерживать расход постоянным.

Это означает, что статическое регулирование не способно обеспечить нормального функционирования оборудования в системах с количественным или качественно-количественным регулированием. Для регулирования систем с изменяющимся, т.е. динамическим, расходом необходимы устройства, поддерживающие расход в гидравлических кольцах на заданном уровне динамически. К устройствам такого типа относятся автоматические балансировочные клапаны.

Использование автоматических балансировочных клапанов позволяет изменить подход к подбору и расстановке балансировочной арматуры, существенно снизить трудозатраты и сократить время на разработку гидравлического режима системы при проектировании. Это становится возможным потому, что исключается необходимость сопоставления потерь напора между контурами системы и вычислением дополнительных сопротивлений ручных балансировочных клапанов с определителем соответствующих настроек.

Кроме того, появление дополнительных контуров, или удаление колец из системы в ходе проектирования не скажется на ранее разработанном гидравлическом режиме потребителей, равно как и изменение трассировок системы, обязательно сопровождающихся изменением их гидравлического сопротивления. При монтаже отклонения от проекта, связанные с изменением гидравлических сопротивлений в системе, также не потребуют изменения сделанных настроек.


Рис. 3. Регулирование системы с динамическим расходом, оснащенной ручными балансировочными клапанами



Рис. 4. Автоматическая балансировка системы с динамическим расходом

Для инвесторов и монтажников применение автоматических балансировочных клапанов также представляет интерес. Прежде всего, в связи с сокращением общего количества регулирующей арматуры. Например, для гидравлической балансировки схемы, представленной на рис. 3, достаточно будет установить клапаны только у потребителей (см. рис. 4). Очевидно уменьшение количества регулирующей арматуры (в представленной схеме — на 55 %).

Кроме того, отпадает необходимость в проведении дорогостоящей наладки системы с привлечением высококвалифицированных специалистов и использованием сложных приборов. При всех перечисленных улучшениях автоматические балансировочные клапаны решают главную задачу гидравлического регулирования — создание возможности каждому конечному потребителю (квартира, офис и т.д.) при всех режимах иметь расчетное количество теплоносителя. Это — залог комфорта, хотя и не цель.


Возврат к списку




Анализ интернет сайта Яндекс.Метрика Счетчик PR-CY.Rank