Автоматизация тепловых пунктов. Часть II

 Продолжаем цикл публикаций, рассматривающих наиболее характерные нерациональные, малоэффективные, не соотносящиеся с действующими нормативными документами решения при проектировании инженерных систем жилых и общественных зданий

Система горячего водоснабжения

На рис. 1 показана двухступенчатая система горячего водоснабжения. Согласно «Правилам проектирования тепловых пунктов» при оговоренных в правилах условиях допускается применять одноступенчатую систему горячего водоснабжения. Правда, практика показала, что лучше при любых условиях предусматривать двухступенчатую систему – стабильнее поддержание параметров и использование сетевого теплоносителя. Поэтому, если проектом предусмотрена двухступенчатая система горячего водоснабжения в том случае, когда допускается использовать одноступенчатую систему, то в этом нет ничего предосудительного. Это не нарушение правил.

Есть одна очень интересная проблема в поддержании заданной температуры горячей воды. При использовании кожухотрубных теплообменников этой проблемы не было даже при применении регуляторов температуры прямого действия. Точность поддержания температуры горячей воды была невелика, но и только.

Однако кожухотрубные теплообменники достаточно громоздки и требуют много места, в то время как пластинчатые теплообменники, которые сейчас широко применяются, при той же поверхности теплоотдачи, как у кожухотрубного теплообменника, занимают места намного меньше.

И вот в этом случае проблема заключается в следующем. Если горячая вода отбирается потребителями из пластинчатого теплообменника непрерывно достаточно длительное время, то проблемы в поддержании заданной температуры горячей воды нет. Но если, например, днем в каком-то жилом доме разбор горячей воды значительно уменьшился и происходит скачкообразно, то поддержание температуры горячей воды с заданной точностью весьма проблематично. Слишком мала емкость пластинчатого теплообменника при большой поверхности теплоотдачи.

Был проведен эксперимент. У двух теплообменников, рассчитанных на производительность три литра воды в секунду, – кожухотрубного и пластинчатого – при одинаковых эксплуатационных условиях слили по три литра горячей воды, то есть нанесли скачкообразное возмущение. При этом температура горячей воды после кожухотрубного теплообменника понизилась на 0,07 °С и достаточно быстро восстановилась. У пластинчатого теплообменника температура воды после теплообменника понизилась почти на 6 °С и восстанавливалась значительно дольше.

Таким образом получается, что для того, чтобы температура горячей воды, подогреваемой в кожухотрубном теплообменнике производительностью 3 л/с, отклонилась хотя бы на 1 °С, необходимо слить единовременно 42,8 л воды, а у пластинчатого теплообменника это получается около 0,5 л воды.

Для того чтобы стабилизировать поддержание заданной температуры горячей воды, в некоторых случаях используются баки-аккумуляторы, о которых сказано в «Правилах проектирования тепловых пунктов». Но, как правило, баки-аккумуляторы используются там, где требуется повышенный комфорт, например, в фешенебельных гостиницах. Забывается, что поддержание заданной температуры с определенной точностью требует затрат энергии и чем точнее удается поддерживать заданной параметр, тем меньше требуется энергозатрат. Как можно выйти из положения? Вывод следующий: если нет необходимости в баках-аккумуляторах, то после второй ступени теплообменника на подающем к потребителю трубопроводе можно разместить компенсационную емкость. Компенсационная емкость может быть любой формы, например, сваренная из труб, но она должна быть обязательно теплоизолирована. Разместить ее можно в любом месте, чтобы не загромождать помещение, либо под фальшполом, либо где-то у стены.

Компенсационная емкость рассчитывается по формуле:

Vδ = 1,2 [(См·((tk – tн) / 0,5Δt) q α) – VТ],

где Vδ – объем компенсационной емкости (бака), л;

1,2 – коэффициент запаса;

См – число возможных скачкообразных возмущений, при котором регулируемый параметр после емкости должен быть в пределах допустимых отклонений от заданной величины (См ≥ 4. См – целое число, задается с учетом возможных разовых скачкообразных водоразборов);

Δt – допустимое отклонение температуры от заданной (точность регулирования);

tk – температура нагретой воды;

tн – температура холодной воды, нагреваемой в теплообменнике;

q – секундный расход горячей воды (по таблицам), л/с;

α – коэффициент одновременности водопотребления;

VТ – объем теплообменника (1 и 2 ступени нагреваемой воды и объем соединяющих ступени труб), л.

Размещение компенсационной емкости схематично отображено на рис. 2.

Компоновка теплового пункта

Чтобы не очень пугать читателей, могу сказать, что компенсационная емкость по расчетам во многих случаях (правда для ИТП) не превышала 180–200 л (от теплообменника второй ступени системы горячего водоснабжения до места установки датчика температуры). Это не так уж много, и решить задачу с использованием такой емкости возможно практически в любом тепловом пункте.

О такой компенсационной емкости в «Правилах проектирования тепловых пунктов» ничего не сказано хотя бы потому, что ко времени проработки этих «Правил» необходимость в ней еще не проявилась на практике. Поэтому принятие решений по использованию таких компенсационных емкостей, наверное, следует обсудить, чтобы включить их в «Правила проектирования тепловых пунктов» и, по крайней мере, не запрещать их применять.

При проработке системы горячего водоснабжения не следует забывать о пункте 3.19 «Правил проектирования тепловых пунктов». Теплообменники для любых систем рассчитываются для худших условий. Для системы горячего водоснабжения худшие условия это летнее время, когда греющим сетевым теплоносителем с температурой 70 °С должна подогреться водопроводная вода до температуры 60 °С.

Это значит, теплообменник подбирается со значительной поверхностью теплоотдачи, которая для зимнего режима велика, поскольку греющий сетевой теплоноситель имеет более высокую температуру. Получается, что, отдав требуемое тепло на подогрев горячей воды, греющий сетевой теплоноситель остается с температурой, значительно превышающей допустимую для сброса в обратный трубопровод.

Это, по крайней мере, нерационально. Поэтому в зимнее время греющий теплоноситель после подогрева водопроводной воды во второй ступени системы горячего водоснабжения подается в систему отопления после регулирующего клапана по потоку теплоносителя. Это позволяет рационально использовать греющий сетевой теплоноситель и более плавно регулировать температуру теплоносителя в системе отопления, не превышая температуру обратного сетевого теплоносителя.

И. Д. Степанов

Источник: цикл публикаций, рассматривающих наиболее характерные нерациональные, малоэффективные, не соотносящиеся с действующими нормативными документами решения при проектировании инженерных систем жилых и общественных зданий, и размещенных на сайте www.abok.ru

Читайте начало статьи Автоматизация тепловых пунктов. Часть 1