Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Автоматическое регулирование

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЙ

Тепловой режим отапливаемых помещений определяется как результат совокупного влияния непрерывно изменяющихся внешних и внутренних возмущающих воздействий. К внешним тепловым воздействиям относятся изменения температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, интенсивности солнечной радиации, влажности воздуха; к внутренним возмущающим воздействиям в жилых зданиях — выделение тепла при приготовлении пищи, работа электрических осветительных приборов, тепло, выделяемое людьми, и др.

Регулирующими (управляющими) воздействиями, которые должны обеспечить стабилизацию температурного режима помещений или его изменение во времени по заданной программе, являются температура и расход теплоносителя, поступающего в нагревательные приборы, а также продолжительность его подачи. Применение автоматического регулирования в системах центрального отопления дает значительный технико-экономический эффект.

Как уже отмечалось, способы регулирования подразделяются на три группы: центральное регулирование на тепловом вводе; регулирование по отдельным зонам — зонное регулирование; индивидуальное регулирование каждого нагревательного прибора.

В зависимости от назначения здания, его ориентации, конструкции наружных ограждений и нагревательных приборов регулирование осуществляется: по отклонению внутренней температуры в «представительных» (контрольных) помещениях; по возмущению (изменению температуры наружного воздуха, скорости ветра, интенсивности солнечной радиации); по отклонению внутренней температуры внутри физической тепловой модели здания. В физической модели температура воздуха, равная температуре воздуха в здании, поддерживается с помощью электрического нагревателя. Датчики температуры, находящиеся внутри модели, дают сигнал, и через регулятор осуществляется управление регулирующим клапаном, установленным на линии подачи тепла в здание.

При центральном регулировании осуществляется позиционное или пропорциональное изменение количества теплоты, поступающей в здание из тепловой сети, в зависимости от изменения температуры воздуха в контрольных помещениях или температуры наружного воздуха. На рис. 6.2, а представлена широко распространенная схема регулирования системы отопления с элеваторным смесителем. Перед элеватором установлен регулирующий клапан с электроприводом, а в контрольном помещении — датчик позиционного регулятора. При изменении температуры

Функциональная схема автоматизации элеваторной системы

Рис. 6.2. Функциональная схема автоматизации элеваторной системы

отопления:

а — система с одним элеватором: 1 — регулирующий клапан; 2 — датчик; 3 — регулятор; б — система с двумя элеваторами

воздуха в контрольном помещении срабатывает реле регулятора и регулирующий клапан при этом открывается или закрывается. В здании может быть выбрано не одно, а несколько контрольных помещений и устанавливается соответствующее число позиционных регуляторов.

Двухпозиционное изменение расхода тепла, предусмотренное схемой автоматического регулирования, связано с тепловой разрегулировкой системы отопления: при периодических отключениях системы отдаленные (по ходу воды) приборы получают в среднем за сутки меньшее количество теплоты, чем расположенные близко. Поскольку с повышением частоты отключений тепловая разрегулировка увеличивается, рассмотренная схема регулирования применяется или для малопротяженных систем отопления, или при условии отключения подачи теплоносителя в здание не более 3—4 раз в сутки.

Более высокое качество регулирования температуры воздуха в помещениях достигается при установке на вводе двух элеваторов (рис. 6.2, б). Один из элеваторов является нерегулируемым и обеспечивает пропуск в систему отопления минимально заданного расхода воды из тепловой сети. Регулирующий клапан устанавливается перед вторым элеватором. Схема автоматизации узла с двумя элеваторами аналогична схеме автоматизации узла с одним элеватором.

На рис. 6.3 представлена схема автоматизации системы отопления с независимым подключением (через бойлер), которая построена на элементах системы промышленной пневмоавтоматики «Старт». Основной задачей системы автоматики является

Функциональная схема автоматизации системы отопления

Рис. 6.3. Функциональная схема автоматизации системы отопления

с независимым присоединением:

  • 1 пропорционально-интегральный блок; 2, 3 — показывающие приборы;
  • 4 регулирующий клапан

поддержание температуры теплоносителя в соответствии с отопительным графиком. Регулируемое значение температуры воды, поступающей в систему отопления, изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха. Регулирование производится манометрическими показывающими приборами 2 и 3 с пневматическим выходным сигналом, контролирующими температуру наружного воздуха и теплоносителя. При температуре наружного воздуха на пневмопривод регулирующего клапана поступает управляющее воздействие от пропорционально-интегрального блока, обеспечивающее поддержание температуры теплоносителя Т согласно отопительному графику. При отклонении температуры теплоносителя прибор 2 изменяет давление сжатого воздуха, поступающего на блок, в результате чего изменяется давление выходного сигнала блока, воздействующего на пневмопривод регулирующего клапана. Регулирующий клапан в зависимости от изменения температуры теплоносителя увеличивает или уменьшает подачу воды из тепловой сети.

В случае когда с помощью центрального регулирования невозможно поддерживать температуру воздуха в отапливаемых помещениях с достаточной точностью, применяется зонное регулирование, которое позволяет учитывать влияние изменений условий погоды (ветра, солнечной радиации) на различные зоны здания по высоте и по странам света. Зонное деление систем отопления может быть пофасадным (вертикальным) или поэтажным (горизонтальным).

Наибольшее распространение получили схемы с пофасадным регулированием. Все отапливаемые помещения разделяются на зоны, одинаково ориентированные относительно стран света. В каждой зоне выбираются контрольные помещения, в которых устанавливаются датчики регуляторов температуры, соединенных по схеме (рис. 6.4), аналогичной схеме центрального регулирования.

При повышении температуры воздуха в отапливаемых помещениях от регуляторов 1 и 2 поступает сигнал на исполнительные механизмы регулирующих клапанов 3 и 4 и клапаны закрываются. При понижении температуры воздуха в помещениях ниже нормы регулирующие клапаны открываются. Зонное регулирование в зависимости от аккумуляционной способности отапливаемых помещений может быть двухпозиционным или пропорциональным.

Регулирование каждого нагревательного прибора позволяет учитывать специфические условия различных помещений и менять режим отопления в соответствии с индивидуальными запросами.

Рис. 6.4. Функциональная схема автоматизации системы отопления с пофасадным регулированием

Индивидуальное регулирование мощности нагревательных приборов может быть осуществлено путем изменения количества воды, поступающей в прибор, либо путем изменения конвективного или лучистого потока, поступающего от нагревательного прибора. Наиболее распространенным способом является регулирование путем изменения количества воды, поступающей в прибор. С этой целью используются регуляторы прямого действия, устанавливаемые на каждом нагревательном приборе.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДЯНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Основная задача автоматизации водяных систем отопления — стабилизация температуры воздуха. В последние годы все шире применяется программное регулирование отпуска теплоты на отопление, которое обеспечивает снижение температуры воздуха в отапливаемых помещениях административных и производственных зданий в ночное время, в выходные и праздничные дни. Для этих целей на различных объектах в нашей стране (Волгоград, Казань, Кемерово, Москва, Тольятти, Уфа, Ухта и др.) используется комплект оборудования для автоматизации и учета тепла фирмы /)<7«/о55, который позволяет: снизить потребление тепла системой отопления на 25—30% за отопительный период; обеспечить точное поддержание комфортной температуры воздуха в помещениях; упростить монтаж, настройку, регулирование и эксплуатацию систем отопления.

Схема автоматизации систем отопления, построенная на базе такого комплекта, приведена на рис. 6.5. По этой схеме автоматизация внутренней части системы отопления, а также для индивидуального регулирования выполняется с помощью радиаторных терморегуляторов (термостатов) 1, которые поддерживают заданную

а) ^ 15

Схемы автоматизации систем отопления зданий

Рис. 6.5. Схемы автоматизации систем отопления зданий:

а — однотрубная система отопления со смесительным насосом; б — двухтрубная система отопления с теплообменником и открытым

водозабором на горячее водоснабжение

температуру воздуха в помещении в соответствии с выбранной температурной настройкой поворотом настроечной рукоятки с указателем до желаемого значения, автоматически изменяя расход теплоносителя через отопительный прибор (радиатор или конвектор). Регулирующий прибор 2, получая информацию о наружной температуре по датчику температуры наружного воздуха 4, поддерживает температурный график в подающей магистрали системы отопления по датчику 5, а также осуществляет контроль температуры воды в обратном трубопроводе системы отопления по датчику 6. Регулирующий прибор 2 поддерживает соответствующий данной местности и данному объекту отопительный график через регулирующий клапан с электроприводом 3, изменяя количество сетевой воды, поступающей в систему отопления. Насос 8 на смесительной или подающей линии обеспечивает постоянный подмес воды из обратного трубопровода и циркуляцию воды в системе отопления. С целью экономии теплопотреб-ления регулирующий прибор 2 может осуществлять ночное понижение температурного графика, а также понижение графика в выходные дни в соответствии с таймером. Регулятор перепада давления 9 обеспечивает постоянный перепад давления на вводе независимо от колебаний давления перед ним, тем самым обеспечивая стабильное регулирование в системе отопления. Обратный клапан 11 (рис. 6.5, а) устанавливается для защиты от попадания воды из подающей магистрали в обратную магистраль при остановке насоса. На рис. 6.5, 6 номером 11 обозначен автоматический ограничитель температуры обратной воды прямого действия. Фильтр сетчатый 12 с шаровым краном для промывки на вводе в систему обеспечивает очистку воды от твердых взвесей. Шаровые краны 13 и 14 устанавливаются для герметичного отключения стояков и опорожнения системы отопления. При этом в открытом состоянии во время работы системы шаровые краны практически не создают дополнительных сопротивлений. Они также могут быть установлены на всех ответвлениях на вводе в здание и в тепловом пункте. Для отключения системы от трубопроводов теплоснабжения могут использоваться дисковые поворотные затворы 20. В случае протяженной и разрегулированной системы отопления на стояках необходимо устанавливать балансовые клапаны: регуляторы расхода прямого действия 10 (см. рис. 6.5, а) для автоматического поддержания расчетного расхода воды в однотрубной системе отопления или регуляторы перепада давления 10 (рис. 6.5, б) для автоматического поддержания расчетного перепада давления на стояках в двухтрубной системе отопления. Кроме того, они позволяют перекрыть и опорожнить стояк. Для отключения (демонтажа) отопительного прибора и слива воды из него могут использоваться запорные клапаны 21. Автоматические воз-духоотводчики 15 обеспечивают автоматический выпуск воздуха при заполнении и в процессе работы системы отопления. Измерение теплопотребления зданием осуществляется с помощью ультразвукового тепломера 16, расходомерная часть которого устанавливается на подающей и (или) обратной магистрали. Расход воды определяется на основании разницы по времени прохождения посланных одновременно ультразвуковых сигналов по ходу и против хода воды. Интегратор перемножает расход воды на разницу температур подающей и обратной воды, тем самым определяя расход тепла. При необходимости организовать поквартирный учет тепла на радиаторах устанавливаются испарительные тепломеры 17.

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ И ВОЗДУШНЫХ ТЕПЛОВЫХ ЗАВЕС

Для производственных помещений широко применяют системы воздушного отопления. Как правило, в помещениях устанавливают отопительные агрегаты, состоящие из вентилятора и калорифера.

В качестве примера можно привести принципиальную схему автоматизации отопительного агрегата (рис. 6.6). В отапливаемом помещении установлен позиционный регулятор температуры, а на трубопроводе перед калорифером — соленоидный вентиль. При повышении температуры воздуха в помещении с помощью регулятора температуры выключается электродвигатель и закрывается соленоидный вентиль, прекращая подачу теплоносителя

Функциональная схема регулирования отопительного агрегата

Рис. 6.6. Функциональная схема регулирования отопительного агрегата:

1 — регулятор температуры; 2 — соленоидный вентиль в калорифер. При понижении температуры воздуха включается электродвигатель вентилятора и соленоидный вентиль открывается.

Распространен также способ регулирования температуры воздуха помещения за счет регулирования теплопроизводительности отопительного агрегата путем изменения расхода сетевой воды через воздухоподогреватель. На рис. 6.7, а приведена схема отопительного агрегата с вентилятором. При понижении температуры воздуха в помещении ниже заданного срабатывает двухпозиционный регулятор и открывается клапан по линии теплоносителя (к воздухоподогревателю). Одновременно по команде этого регулятора включается вентилятор. При достижении заданной температуры регулятор дает команду на закрытие клапана и выключение вентилятора.

Схема автоматизации установок воздушного отопления (а)

Рис. 6.7. Схема автоматизации установок воздушного отопления (а)

и воздушно-тепловой завесы (б)

1 — вентилятор; 2 — воздухоподогреватель; 3 — концевой выключатель

Разновидностью установок воздушного отопления являются воздушно-тепловые завесы непрерывного и периодического действия. При автоматизации периодически действующих установок воздушно-тепловой завесы широко применяется схема на рис. 6.7, б. При открытии ворот (дверей) по команде концевого выключателя открывается клапан на линии теплоносителя к воздухоподогревателю и включается вентилятор. При открытых воротах температура воздуха в их зоне естественно снижается даже при включенной установке, которая продолжает работать и после закрытия ворот. При этом температура воздуха в зоне ворот постепенно повышается. Когда температура воздуха достигнет заданного значения, срабатывает двухпозиционный терморегулятор, который закрывает клапан на линии теплоносителя и выключает вентилятор.

Схемой предусматривается ручное управление воздушно-тепловой завесы. При условии кратковременного открытия ворот установка воздушно-тепловой завесы включается и выключается по команде концевого выключателя.

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ КОТТЕДЖЕЙ

Высокие темпы строительства коттеджей и индивидуальных домов выдвинули задачу автоматизации систем их теплоснабжения. Схема автоматизации этих малоэтажных зданий предложена фирмой /)<7я/055.

Радиаторные терморегуляторы 7 поддерживают заданную температуру воздуха в помещениях (в соответствии с температурной настройкой — поворотом настроечной рукоятки с указателем до желаемого значения), автоматически изменяя расход греющей воды через прибор отопления. Электронный программируемый термостат 11 (рис. 6.8, а) получает информацию о температуре воздуха в контрольном помещении по датчику температуры внутреннего воздуха, который либо поставляется вмонтированным в корпус термостата, либо в выносном исполнении (по заказу). В зависимости от температуры в помещении прибор посылает сигнал на регулирующий клапан с электроприводом 12 и, таким образом, изменяет расход греющей воды в контуре отопления. Кроме того, электронный программируемый термостат 11 получает информацию о температуре воды в емкости (баке) горячей воды 3 от поверхностного термостата 14 и поддерживает выбранное значение температуры в емкости, посылая сигнал на регулирующий клапан 13 с электроприводом и, таким образом, изменяя расход воды на горячее водоснабжение. Например, в случае появления водоразбора на горячее водоснабжение температура воды в емкости горячей воды 3 понижается. Это фиксирует поверхностный термостат 14 и посылает сигнал на термостат 11, который, в свою очередь, открывает регулирующий клапан 13, включает котел 1 и насос 5 и, таким образом, обеспечивает расход греющей воды через емкость горячей воды 3. Поддержание температуры в помещении осуществляется по встроенному в комнатный термостат 11 таймеру в соответствии с выбранным вами графиком (до шести интервалов с разной требуемой температурой в помещении в рабочие дни и дополнительно до шести интервалов в выходные дни) и позволяет максимально отвечать стилю жизни владельцев коттеджа.

Схема автоматизации (а) с электронным программируемым термостатом (схема отопления однотрубная) и (б) с клеммной коробкой и программатором (система отопления двухтрубная)

Рис. 6.8. Схема автоматизации (а) с электронным программируемым термостатом (схема отопления однотрубная) и (б) с клеммной коробкой и программатором (система отопления двухтрубная)

Кроме того, имеется независимый встроенный таймер для системы горячего водоснабжения, обеспечивающий два периода — включение (выключение) каждые 24 ч для емкости горячей воды 3. Насос 5 и котел 1 включены постоянно, пока есть необходимость в греющей воде либо со стороны системы отопления, либо со стороны емкости горячей воды 3. В обратном случае насос 5 и котел 1 отключаются программируемым термостатом 11 (переключение напряжения — сигнал на закрытие соленоидного клапана и т. д. в зависимости от типа котла: электрический, газовый, мазутный и др.). Перепускной клапан 15 в случае быстрого повышения температуры воздуха в помещениях, вызывающего закрытие радиаторных терморегуляторов 7, и в отсутствие водозабора на горячее водоснабжение (клапан 13 закрыт) обеспечивает перепуск горячей воды из подающей линии в обратную и, таким образом, непрерывную работу котла (без срабатывания автоматики защиты от перегрева). Схемы автоматизации применяются также в системах отопления, подобных изображенной на рис. 6.8, б. В этой схеме клеммная электрическая коробка 18, программатор 19, комнатный термостат 20 выполняют в комплексе те же функции, что и электронный программируемый термостат 11 на рис. 6.8, а. Фильтр сетчатый с прочисткой 16 на вводе в систему обеспечивает очистку воды от твердых взвесей (устанавливается по желанию при большом количестве твердых взвесей на воде). Шаровые клапаны 9 и 10 устанавливаются для герметичного отключения стояков и для слива воды. При этом в открытом состоянии во время работы системы шаровые клапаны практически не создают дополнительных сопротивлений. Они также могут быть установлены на всех ответвлениях трубопроводов. Автоматический воздухоот-водчик 17 обеспечивает автоматический выпуск воздуха при заполнении системы отопления, а также в процессе работы этой системы. Рассмотренная схема автоматически обеспечивает высокий уровень комфорта и надежности при одновременной и существенной (до 30%) экономии энергии и топлива.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы