СБОРНИК ВЫВОДОВ

Современные системы обеспечения микроклимата, основывающие­ся на автоматизации обеспечения теплового комфорта при минимиза­ции энергозатрат, имеют ряд отличительных особенностей, которые необходимо учитывать в повседневной практике проектирования и на­ладки. Основные моменты, собранные со всех разделов, приведены в данном сборнике. При необходимости более тщательного углубления тех или иных выводов следует обращаться к соответствующему разделу книги.

1. Тепловой комфорт

Тепловой комфорт в помещении достигают только при исполъзова — Н нии автоматизированных систем обеспечения микроклимата, Н основным элементом которых является терморегулятор.

Н Терморегулятор должен поддерживать температуру воздуха в по — Н мегцении с отклонением не более чем по ISO 7730.

Н Наиболее близкими к обеспечению идеальных условий теплового ком — [ форта в помещении являются системы с нагреваемым полом в .Їоу/Ос)- щ ный период года и с охлаждаемым потолком в теплый период года.

Г Для невысоких помещений наиболее приемлемой с экономической и I санитарно-гигиенической точек зрения является система отопле — * ния с панельными радиаторами.

2. Тепло- и холодоноситель

Качество теплоносителя является исходным фактором эффектив­ной работоспособности автоматического оборудования систем обеспечения микроклимата.

Применение водогликолевых смесей требует корректировки гидра­влических и тепловых показателей системы обеспечения микрокли­мата, рассчитанной для теплоносителя воды. Водопропиленглико — левая смесь оказывает значительно меньшее влияние на изменение гидравлических характеристик клапанов, чем водоэтиленгликолевая смесь.

Выбор температуры воды зависит от назначения системы, тради­ций страны, назначения и этажности здания, способа регулирования.

3. Гидравлические потери

3.1. Общие сведения

3.2. Пропускная способность клапана Пропускная способность является основной гидравлической харак — теристнкой клапана, которая учитывает сопротивление, создава­емое им проходу теплоносителя.

Подбор клапана по пропускной способности за номинальным перепа­дом давления и расходом теплоносителя пригоден лишь для опреде­ления его типоразмера и не отражает его регулировочную способ­ность в системе.

3.3. Внешний авторитет клапана

I

Регулируемый участок определяет границы распространения коле­баний давления теплоносителя, возникаюгцих при работе клапана. Отношение перепада давления на максимально открытом клапане к располагаемому давлению регулируемого участка называют (внеш­ним) авторитетом клапана.

В процессе работы системы обеспечения микроклимата авторите­тырегулируюгцих клапанов и терморегуляторов изменяются. Наи­лучшей их стабилизации достигают установкой автоматических регуляторов перепада давления в системах с переменным гидравли­ческим режимом и стабилизаторов расхода либо автоматических регуляторов расхода в системах с постоянным гидравлическим режимом непосредственно у каждого теплообменного прибора.

3.4. Расходная характеристика клапана

Форма затвора клапана определяется видом идеальной расходной характеристики.

Для практических расчетов пргшеняют рабочую расходную харак­теристику клапана.

3.4.1. Линейная рабочая расходная характеристика клапана

Рабочую расходную характеристику клапана определяют его общим внешним авторитетом. Общий внешний авторитет учитывает ис­кажение идеальной расходной характеристики клапана под воздей­ствием сопротивления корпуса клапана (определяют базовым авто­ритетом клапана) и сопротивления оапальных элементов регулиру­емого участка (определяют внешним авторитетом клапана).

Линейная рабочая расходная характеристика клапана не претер­певает существенного искажения под воздействием внешнего авто­ритета, если его значение находится в диапазоне 0,5… 1,0.

С уменьшением внешнего авторитета ниже 0,5 линейная рабочая расходная характеристика клапана значительно искажается, что следует учитывать при обеспечении регулируемости системы и возможности ее наладки.

Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять ав­томатические регуляторы перепада давления на стояках верти­кальных или на приборных ветках горизонтальных систем, обеспе­чивая внешние авторитеты клапанов а > 0,5.

3.4.2. Равнопроцентная рабочая расходная характеристика клапана Логарифмическую (равнопрог^ентную) расходную характеристику клапана можно приблизить к линейной путем изменения внешнего авторитета.

Логарифмическая расходная характеристика клапана не претерпе­вает существенного изменения при внешнем авторитете 0,5… 1,0.

С уменьшением внешнего авторитета ниже 0,5 логарифмическая рабочая расходная характеристика клапана значительно искажа­ется, что следует учитывать при обеспечении регулируемости си­стемы и возможности ее наладки.

Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять ав­томатические регуляторы перепада давления на стояках верти­кальных или на приборных ветках горизонтальных систем, обеспе­чивая внешние авторитеты клапанов а > 0,5.

3.4.3. Параболическая рабочая расходная характеристика клапана Параболическая рабочая расходная характеристика имеет мень­ший прогиб идеальной кривой, чем логарифмическая.

Параболическую расходную характеристику клапана можно приблизить к линейной путем изменения внешнего авторитета.

С уменьшением внешнего авторитета ниже 0,5 параболическая ра­бочая расходная характеристика клапана значительно искажает­ся, что следует учитывать при обеспечении регулируемости систе­мы и возможности ее наладки.

Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять ав­томатические регуляторы перепада давления на стояках верти­кальных или на приборных ветках горизонтальных систем, обеспе­чивая внешние авторитеты клапанов а > 0,5.

3.4.4. Логарифмическо-линейная рабочая расходная характеристика клапана

Клапаны с логарифмическо — линейной рабочей расходной Характери — стикой имеют зону примерно линейного регулирования в широком диапазоне изменения общего внешнего авторитета.

Расходные характеристики клапана не претерпевают существен­ного изменения при внешнем авторитете 0,3…1,0.

Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять автоматические регуляторы перепада давления, создавая внешний авторитет клапанов а > 0,3.

3.4.5. Линейно-линейная рабочая расходная характеристика клапана Линейно-линейный закон регулирования объединяет положительные черты линейного и логарифмического законов.

Клапаны с линейно-линейной рабочей расходной характеристикой обеспечивают регулирование по закону, подобному логарифмическому.

3.4.6. Рабочие расходные характеристики трехходовых клапанов

У трехходовых клапанов изменяется пропускная способность под влиянием авторитетов, вызывая колебания расхода теплоносителя в циркуляционных контурах с постоянным гидравлическим режимом.

Наиболее простым способом устранения колебаний расхода в кон­турах с постоянным гидравлическим режимом, возникающих при работе трехходовых клапанов, является применение автоматиче­ских регуляторов (стабилизаторов) расхода.

3.4.7. Взаимовлияние регулирующих клапанов Искажение расходной характеристики под воздействием конструк­тивных особенностей клапана (базовый авторитет) и сопротивле­ния элементов регулируемого участка (внешний авторитет) может существенно влиять на регулируемость теплообменного прибора, что необходимо учитывать при проектировании и наладке системы обеспечения микроклимата. Следует стремиться к тому, чтобы внешний авторитет ручного балансировочного клапана и терморегулятора превышал 0,5.

Наличие на регулируемом участке нескольких клапанов (ручного балансировочного и терморегулятора) требует рассмотрения совместимости диапазонов их внешних авторитетов. Лучшим ва­риантом проектного решения является применение только одно­го клапана (ручного либо терморегулятора) на регулируемом участке.

Ручные балансировочные клапаны целесообразно применять в си­стеме с постоянным гидравлическим режимом (без терморегулято­ров), где их внешние авторитеты практически не изменяются.

3.5. Отключающие клапаны

Отключающие клапаны должны иметь минимальное сопротивление для обеспечения максимальных авторитетов терморегуляторов и регулирующих клапанов.

4. Терморегуляторы

4.1. Конструкции

| Терморегулятор — неотъемлемый элемент современной системы | обеспечения микроклимата, предназначенный для поддержания I теплового комфорта в помещении и экономии энергоресурсов.

Каждая конструкция терморегулятора соответствует применяе­мой степени автоматизации системы обеспечения микроклимата.

4.1.1. Регуляторы

Электронные программаторы позволяют быстрее и точнее упра­влять тепловым комфортом в помещении по сравнению с регулято­рами прямого действия, обеспечивая дополнительный эффект в энергосбережении.

4.1.2. Термостатические клапаны

Термоапатические клапаны с пониженным гидравлическим сопро­тивлением предназначены для однотрубных систем обеспечения микроклимата.

Термостатические клапаны с повышенным гидравлическим сопро­тивлением предназначены для двухтрубных систем обеспечения микроклимата с переменным гидравлическим режимом.

4.2. Характеристики терморегуляторов

Превышение характеристик терморегулятора над минимальными требованиями EN215 определяет степень его совершенства.

4.2.1. Механические характеристики

4.2.2. Рабочие характеристики

Терморегулятор по отношению к расчетному положению может не только закрыва? пься, уменьшая поток теплоносителя, но и откры ­ваться, увеличивая поток теплоносителя через теплообменный прибор.

4.2.3. Технические параметры

4.2.4. Авторитеты терморегулятора

Авторитеты терморегулятора позволяют прогнозировать поведе­ние системы во всех режимах эксплуатации и на качественно новом уровне проектировать системы обеспечения микроклимата с макашальным использованием их потенциала.

4.2.4.1. Внешний авторитет терморегулятора

Внешний авторитет определяет искажение рабочей расходной ха — рактериапики терморегулятора под воздействием сопротивления элементов регулируемого учаапка.

Уменьшение внешнего авторитета ограничивает возможность уве­личения расхода теплоносителя при открывании терморегулятора.

4.2.4.2. Внутренний авторитет терморегулятора

Внутренний авторитет терморегулятора определяет начальное конапруктивное расположение штока клапана, обеспечивающее эк­сплуатационную возможность уменьшения и увеличения расхода теплоносителя относительно номинального значения.

4.2.4.3. Общий авторитет терморегулятора Конструктивно заложенная пропорция потокораспределения термо­регулятора, определяемая внутренним авторитетом, изменяется при его размещении в систему обеспечения микроклимата под влияни­ем внешнего авторитета и определяется общим авторитетом.

Рекомендуемый диапазон общего авторитета терморегулятора составляет 0,3…0,7.

Рекомендуемый диапазон внешнего авторитета терморегулятора составляет 0,5…1,0.

4.2.4.4. Влияние настройки дросселя на авторитеты терморегулятора

Для терморегуляторов с зоной пропорциональности 2К рекоменду­ется использовать настройки дросселя от 4 и выше.

Увязывание циркуляционных колец дросселями терморегуляторов следует осуществлять в пределах стояка или приборной ветки.

Увязывание циркуляционных колец между небольшими стояками или приборными ветками при обеспечении общих авторитетов термо­регуляторов, равных 0,5… 1,0, допускается осуществлять регули­рующими клапанами с малым гидравлическим сопротивлением и логарифмической расходной характеристикой.

Рекомендуется на стояках и приборных ветках стабилизировать перепад давления автоматическими регуляторами.

4.2.4.5. Влияние замыкающего участка на авторитеты терморегулятора

Замыкающий участок узла обвяжи теплообменного прибора в систе­ме с постоянным гидравлическим режимом вносит сугцественное из­менение в потокораспределение терморегулятора и значительно ограничивает количество теплообменных приборов на стояке или приборной ветке.

Замыкающий участок узла обвяжи теплообменного прибора в двух­трубной системе с постоянным гидравлическим режимом улучшает работу системы и не ограничивает количество теплообменных при­боров на стояке или приборной ветке.

Рекомендуемое отклонение внутреннего авторитета узла обвяжи теплообменного прибора в системе с постоянным гидравлическим режимом: аву = 0,23_од І (при коэффициенте затекания р = 0,33).

4.3. Электроприводы

Электроприводы быстрее и точнее реагируют на изменение темпе-

Ратурной обстановки в помещении, чем терморегуляторы прямого действия, обеспечивая дополнительное энергосбережение.

5. Автоматические регуляторы

Применение автоматических регуляторов стабилизации гидравли­ческих параметров теплоносителя на регулируемых участках является необходимым проектным решением для обеспечения эффективной работы терморегуляторов, в частности, и системы обеспечения микроклимата, в целом.

5.1. Перепускные клапаны

I

Автоматический перепускной клапан приблизительно стабилизиру­ет перепад давления на стояке или приборной ветке только при закрывании терморегуляторов.

Использование автоматических перепускных клапанов для обеспе­чения авторитетов терморегуляторов не рекомендуется.

Допускается размещение автоматических перепускных клапанов в кон­це стояков либо приборных веток для создания циркуляции теплоноси­теля в них при закрытых терморегуляторах, Обеаіечивая постоянство температуры теплоносителя на входе теплообменных приборов.

5.2. Автоматические регуляторы перепада давления

I

Решаемые задачи автоматическими регуляторами перепада давле­ния в системах обеспечения микроклимата:

• Предотвращение шумообразования терморегуляторов автома­тическим поддержанием перепада давления на заданном уровне;

• Предотвращение шумообразования в трубопроводах и элементах систем ограничением максимального потока теплоносителя;

• Обеспечение оптимальных условий работы терморегуляторов во всех режимах их работы;

• Создание условий эффективного потокораспределения терморе­гуляторами образованием подсистем в пределах регулируемых участков, по располагаемому давлению которых определяют внешние авторитеты терморегуляторов;

• Обеспечение дополнительного экономического и санитарно-гиги — енического эффекта моментальным предотвращением перето­ков теплоносителя между подсистемами;

• Упрогцение гидравлических расчетов дроблением разветвленных систем на подсистемы, в пределах которых уравновешивают циркуляционные колыщ;

• Стабилизация работы системы в течение длительного времени эксплуатации компенсацией возрастания гидравлического со­противления элементов системы от коррозии и накипи;

• Устранение влияния естественного давления до регулируемого участка;

• Упрощение монтажа и обслуживания системы совмещением функций перекрытия регулируемого участка, спуска теплоноси­теля, спуска воздуха, возможностью компьютерной диагностики;

• Автоматическая балансировка системы после ее модернизации (расширения и т. п.);

• Снижение энергопотребления насосов.

5.3. Автоматические регуляторы расхода

Решаемые задачи автоматическим регулятором расхода в систе­мах обеспечения микроклимата:

• Предотвращение шумообразования терморегуляторов и трубо­проводов автоматическим поддержанием расхода теплоноси­теля на заданном уровне;

• Обеспечение оптимальных условий работы терморегуляторов во всех режимах их работы;

• Получение дополнительного экономического и санитарно-гиги­еническою эффекта моментальным предотвращением перето­ков теплоносителя между стояками (приборными ветками) системы;

• Стабилизация работы системы в течение длительного времени эксплуатации компенсацией возрастания гидравлического со­противления элементов системы от коррозии и накипи;

• Упрощение монтажа и обслуживания системы за счет совмеще­ния функции перекрытия потока, спуска теплоносителя, ком­пьютерной диагностики;

• Упрощение балансировки системы по визуальной шкале на­апройки, нанесенной на рукоятку;

• Автоматическая Баланаїровка системы после ее модернизации (расширение и т. п.).

5.4. Стабилизаторы расхода

Стабилизатор расхода решает те же задачи, что и регулятор расхода (п. р. 5.3).

Изменить расход в стабилизаторе расхода можно лишь заменой картриджей при отключенной системе, что усложняет возмож­ность несанкционированного вмешательства пользователя и возможность регулировки системы в случае необходимости.

6. Теплообменные приборы

6.1. Общие сведения

Разные типы теплообменных приборов имеют свойственные им преимущества и недостатки. При использовании терморегуля­торов преимущество следует отдавать малоинерционным теплообменным приборам с незначительным гидравлическим сопротивлением.

6.2. Регулирование теплового потока

I

Линейное управление тепловым потоком теплообменного прибора с термостатическим клапаном — идеальный закон регулирования, к которому следует стремиться при проектировании систем обеспе­чения микроклимата и создании нового оборудования.

Выбор расходной характеристики клапана для регулирования теплообменного прибора следует осуществлять с учетом перепада температур теплоносителя:

• Клапаны с логарифмической (равнопроцентной), параболической и линейно-линейной расходными характеристиками применяют для регулирования теплообменных приборов с любыми перепада — ми температур теплоносителя; при высоких перепадах темпе­ратур теплоносителя (линейная характеристика теплообмен­ного прибора) необходимо обеспечивать работу этих клапанов в линейной зоне их расходных характеристик; при низких перепа­дах температур теплоносителя (выпуклая характеристика теплообменного прибора) необходимо обеспечивать работу этих клапанов в вогнутой зоне их расходных характеристик;

• Клапаны с линейной и логарифмическо-линейной расходными характеристиками наилучшим образом подходят для регули­рования теплообменных приборов с высокими перепадами тем­ператур (линейная характеристика теплообменного прибора).

6.3. Авторитет теплоты помещения

Авторитет теплоты помещения, обеспечиваемый терморегулято­ром на теплообменном приборе с увеличенной площадью теплообме­на, позволяет:

• Удовлетворить индивидуальные потребности пользователя в увеличении температуры воздуха в помещении сверх ее номи­нального значения при основном режиме работы системы;

• Достичь, при необходимости, номинального значения темпера­туры воздуха в помещении во время ночного энергосберегающе­го режима работы системы;

• Улучшить гидравлическое управление системой;

• Ускорить выход системы в рабочее состояние пост сберегаю­щего режима, либо при ее запуске.

Авторитет теплоты помещения создают только при проектирова­нии системы обеспечения микроклимата. Самостоятельное вмеша­тельство пользователя в систему приводит к ее гидравлическому и тепловому разбалансированию.

7. Трубопроводы

Уменьшение гидравлического сопротивления и теплопотерь

трубопроводов улучшает управление тепловым комфортом в помещении.

8. Насосы

8.1. Шумообразование системы обеспечения микроклимата

Рассматривать систему обеспечения микроклимата по уровню шумообразования следует при закрытых и полностью открытых терморегуляторах.

8.2. Преобразователи частоты

Преобразователи частоты вращения приводят в соответствие работу насосов, вентиляторов, компрессоров и т. д. с гидравличе­скими параметрами системы обеспечения микроклимата, снижая электропотребление и увеличивая срок службы обору­дования.

8.3. Циркуляционное давление насоса

Естественное давление теплоносителя необходимо оценивать и, при необходимости, учитывать в циркуляционном давлении систе­мы обеспечения микроклимата.

Устранения влияния естественного давления на гидравлический ре­жим системы достигают уменьшением температуры теплоноси­теля, применением автоматических регуляторов перепада давле­ния, автоматических регуляторов или стабилизаторов расхода.

Завышение располагаемого давления системы для уменьшения влия­ния естественного давления теплоносителя является энергозат­ратным проектным решением.

8.4. Выбор насоса

^т От правильного выбора насоса зависит энергоэффективностъ и Н бесшумность как терморегуляторов, так и системы.

9. Системы обеспечения микроклимата

9.1. Гидравлический режим

Разделение системы обеспечения микроклимата на контуры с постоянным и переменным гидравлическим режимом оказывает положительное влияние на работу терморегуляторов.

9.2. Конструирование систем водяного охлаждения

Четырехтрубные системы обеспечения микроклимата являются универсальным техническим решением обеспечения теплового комфорта в помещении.

9.3. Конструирование систем водяного отопления

I

Взаимное расположение элементов системы влияет на потоко­распределение терморегуляторов.

Все элементы со значительным гидравлическим сопротивлением (фильтр, тепломер и т. д.) следует располагать за пределами регу­лируемого участка.

9.3.1. Разводка трубопроводов

9.3.2. Присоединение приборных веток и стояков

9.3.3. Присоединение отопительных приборов

9.4. Гидравлическая устойчивость

‘Обеспечение гидравлической устойчивости между всеми циркуля­ционными контурами системы с ручными балансировочными клапа­нами в эксплуатационном режиме всецело возлагается на терморе­гуляторы. Работа любого терморегулятора оказывает влияние на

все циркуляционные контуры, что ухудшает регулируемость и энергоэффективностъ системы.

В системе с автоматическими балансировочными клапанами основ­ная нагрузка по обеспечению гидравлической устойчивости возлага­ется на них. Они разделяют систему на независимые подсистемы (стояк или приборная ветка), ограничивая количество взаимовлия — югцих циркуляционных контуров.

10. Гидравлическая балансировка систем 10.1. Общие сведения

Наладка системы обеспечения микроклимата ручными балансиро­вочными клапанами является длительной и дорогостоящей проце­дурой. Этот процесс значительно упрспцается и удешевляется при применении в системе автоматических балансировочных клапанов (регуляторов перепада давления, регуляторов расхода, стабилиза­торов расхода и т. п.) вместо ручных балансировочных клапанов.

10.2. Метод температурного перепада

B методе температурного перепада следует учитывать влияние завышенного типоразмера теплообменного прибора на изменение температуры в обратном трубопроводе.

10.3. Метод предварительной настройки клапанов

B методе предварительной наапройки необходимо учитывать влия­ние внешнего авторитета (при А <0,5) на расходную характери­стику клапанов и возможность ими осугцеапвлять регулирование.

10.4. Пропорциональный метод

Пропорциональный метод требу An наличия измерительного прибо­ра и затрат времени для проведения наладки каждого клапана в несколько этапов.

10.5. Компенсационный метод

Компенсационный мапод является усовершенапвованием пропор­ционального метода. Проводится в один этап. Требует нескольких измерительных приборов и нескольких наладчиков.

10.6. Компьютерный метод

Компьютерный метод является воплощением передовых технологий и сокращает время на наладку системы. Наладку и оптимизацию

работы системы осуществляет один наладчик с многофункциональ­ным прибором PFM-3000.

11. Автоматическая балансировка систем комбинированными клапанами

I

Клапан AB—QM реализует все гидравлические требования, предъя­вляемые к проектированию и эксплуатации современной системы обеспечения микроклимата:

• Пропускает расход теплоносителя в строгом соответствии с потребностью;

• Создает идеальные условия регулирования теплообменным прибором;

• Устраняет перетоки теплоносителя между теплообменными приборами, вызываемые любыми факторами: естественным давлением, конструктивным видоизменением системы, процес­сами регулирования;

• Не требует расчетов по гидравлическому увязыванию циркуля­ционных колец;

• Стабилизирует работу системы в течение длительного време­ни эксплуатации путем компенсации возрастания гидравличе­ского сопротивления элементов системы от коррозии и накипи;

• Упрощает монтаж и обслуживание системы путем совмещения функций перекрытия регулируемого участка, спуска теплоно­сителя, спуска воздуха, компьютерной диагностики;

• Упрощает наладку системы и оптимизацию ее работы; не требует высококвалифицированных наладчиков и применения процедур балансировки системы.

12. Энергосбережение автоматизированных систем обеспечения микроклимата

Чем выше автоматическое регулировочно-техническое оснащение системы обеспечения микроклимата и чем больше учтено влияюгцих экономических факторов, тем значительнее энергосберегающий эффект

[1] — а+ +

(h/fhJ4

[2] Внутренний авторитет терморегулятора определяет начальное конструктивное расположение штока клапана, обеспечивающее эксплуатационную возможность уменьшения и увеличения расхода теплоносителя относительно номинального значения.

Posted in ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ