Пофасадное регулирование тепла

Пофасадное регулирование отопления может принести ощутимый эффект экономии тепла (по проведенным в 2000;е годы экспериментам — на уровне 20% от годового объема теплопотребления). Кроме того, пофасадное регулирование в период солнечной активности исключает «регулирование открытыми окнами» и снижает вероятность простудных заболеваний, одновременно обеспечивает комфортные условия и для помещений с наветренной стороны здания.

В солнечные дни здание получает разное количество тепла от солнца на северной и южной стороне. При применении погодозависимой автоматики есть возможность подавать разное количество тепла на южный и северный фасад, в зависимости от освещения солнцем.

На улице размещаются два термопреобразователя. Термопреобразователь на южном фасаде размещается на высоте 5−7 метров в освещенном солнцем месте. На северной стороне преобразователь устанавливается в тенистом месте.

Рисунок 3.3.1 — Основные элементы ИТП с пофасадным регулированием.

Логический контроллер сравнивает показания термопреобразователей, если на южной стороне температура выше, значит требуется коррекция температуры теплоносителя на подаче южного контура отопления.

Регулирование происходит качественно-количественное по графику перепада температуры на подающем и обратном трубопроводах в зависимости от уличной температуры.

В случае выхода из строя насоса контура, система переключается на работу на одном насосе без регулирования по фасадам. При отключении электроэнергии или при выходе из строя обоих насосов контуров, система переходит в нерегулируемый режим работы.

При управлении теплопотреблением здания возникает необходимость регулирования параметров теплоносителя. В соответствии со сводом правил СП41−101−95 «Проектирование тепловых пунктов…», могут применяться следующие способы поддержания графика температур теплоносителя:

• 1. Изменение температуры подающего трубопровода;
• 2. Изменение температуры обратного трубопровода;
• 3. Изменение разницы температуры между подающим и обратным трубопроводами (самый точный).

Первый способ, наиболее распространенный за рубежом и применяемый практически во всех поставляемых в нашу страну регуляторах отопления, по данным того же источника, приводит к завышению подачи теплоты примерно на 4% годового потребления. С точки зрения автора настоящей дипломной работы, практически не применим для коммунального жилья из-за отсутствия обратной связи регулятора и объекта регулирования. Современные регуляторы, имеющие функцию самонастройки, достаточно дороги и, кроме того, трудно представить себе жильцов, разрешающих устанавливать датчики температуры в своих квартирах.

Приведенная ниже схема дает возможность осуществить регулирование третьим методом (рисунок 3.3.2).

Возможности схемы:

• 1. Поддержание заданного перепада температуры теплоносителя на входе/выходе из теплового пункта.
• 2. Поддержание разницы температуры теплоносителя в системе отопления.
• 3. Работоспособность в случае отсутствия электроэнергии или при выходе из строя циркуляционного насоса.

Преимущества схемы:

• — высокая надежность. Работоспособность сохраняется при отсутствии электроэнергии;
• — работоспособность при выходе из строя одного или двух насосов;
• — точная регулировка расхода тепла зданием.

Рисунок 3.3.2 — Основные элементы ИТП с пофасадным количественно-качественным регулированием

Принцип работы схемы состоит в следующем:

Теплоноситель подается в тепловой пункт через приборы коммерческого учета. Программируемый логический контроллер (далее — ПЛК) с помощью трехходового клапана устанавливает температуру подачи теплоносителя. По температуре обратного трубопровода контроллер с помощью частотного преобразователя устанавливает скорость циркуляции теплоносителя. По датчикам перепада давления DP2, DP3 контролируется перепад давления на удаленных стояках системы отопления. При получении сигнала от датчика, ПЛК увеличивает частоту преобразователя до отключения сигнала о недостаточности перепада давления на удаленных стояках.

Для поддержания перепада температур на входе (выходе) из теплопункта, контроллер управляет двухходовым клапаном на обратном трубопроводе. В случае уменьшения разницы температуры между подающим и обратным трубопроводами, ПЛК прикрывает клапан добиваясь заданного перепада температуры.

В случае выхода из строя циркуляционного насоса (отсутствие перепада на датчике DP1) или отключении электроэнергии откроются нормально открытые электромагнитные клапаны на байпасных перемычках. Система перейдет в режим нерегулируемой работы.

Некоторые особенности предлагаемой схемы:

• — наиболее чувствительными к плохому качеству воды в системах отопления являются насосы с «мокрым ротором», работающие непосредственно в воде. Кроме того, фильтры грубой очистки, в том числе сетчатые, часто преждевременно выходят из строя после 4- 5 циклов очистки и в дальнейшем не используются. Работа насоса без фильтра во всасывающей магистрали приводит к его поломке;
• — циркуляция в системе отопления не зависит от положения трёхходового клапана, что делает возможным применение регулирования по перепаду температур, как это рекомендуется в своде правил по проектированию тепловых пунктов;
• — данная схема может быть использована при любом перепаде давления на вводе теплосети (в т. ч. и при возникновении небольшого вакуума на вводе теплоносителя).

Данная схема подходит для индивидуальных тепловых пунктов зданий и сооружений с потреблением тепла более 80 Гкал/год.

При индивидуальном пофасадном регулировании в жилых знаниях существует опасность, что жильцы одной из соседних квартир могут уехать на некоторое время и с целью экономии установить термостаты на поддержание более низкой температуры воздуха. Расчеты показывают, что если выставлена, например, температура в 10 °C, то теплопотери смежных с этой квартирой комнат при средних зимних условиях возрастают на 30−50%. Это вызовет снижение температуры воздуха в этих комнатах, если отсутствует соответствующий запас поверхности нагрева отопительных приборов, и неоправданное увеличение потребления тепла. Вероятно, для устранения этого недостатка следует, чтобы термостаты имели бы ограничениена снижение задаваемой температуры не ниже 16 °C, поскольку их основная задача поддерживать температуру воздуха в помещении на комфортном уровне.

Подтверждением эффективности пофасадного авторегулирования может служить практика применения его в жилых зданиях, когда при температуре наружного воздуха — 5 — 8 °C отопление освещенного солнцем фасада автоматически отключалось не только на период попадания солнечных лучей в окна, но и на такое же время после, за счет теплопоступлений от нагретых поверхностей стен и мебели. Важно, чтобы сигналом пофасадного авторегулирования служила температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений — интегратор воздействия солнечной радиации, инфильтрации наружного воздуха и внутренних тепловыделений на тепловой режим здания.

На основании вышесказанного, вырабатывая концепцию развития средств автоматизации отопления, необходимо следующее:

• — разработка регулятора отопления, адекватно применимого в наших условиях, соответствующего российским нормативным документам, с использованием применимого в наших условиях зарубежного опыта энергосбережения;
• — при построении схем ИТП ориентироваться, прежде всего, на возможности наших потребителей. Конечно, без ущерба качеству регулирования и надёжности теплоснабжения. Краткое описание предлагаемой схемы: Температура отопления регулируется изменением положения трёхходового распределительного клапана. Регулятор напора обеспечивает постоянство циркуляции теплоносителя в системе отопления. Насосы (основной и резервный) работают попеременно. При переключении с одного на другой (примерно раз в сутки) происходит промывка фильтра.