А.М. КАВУН, заслуженный энергетик РФ,
«Гибкие технологии отопления»
(ООО «ГТО», г. Москва)

Практика проектирования и наладки автономных систем отопления требует ответа на многие вопросы при замене оборудования, сравнении вариантов режимов работы, изменении задаваемых параметров воды, воздуха или расхода теплоносителя. Решение подобных задач выполняется на основе приведенной в [1] системы уравнений, описывающих состояние отопительной системы при любом сочетании ее параметров:

(практически можно считать gк = gп = g).

Трудоемкая работа по аналитическому расчету режимов работы системы отопления в зависимости от задаваемых параметров выполнена на ПК [3]. В качестве независимых выбраны шесть параметров: наружная температура tн; температуры горячей и обратной воды котла tг и tо; температура воздуха в помещении tв; относительный расход теплоносителя gк и относительная мощность n (к номинальным теплопотерям здания). Там же даются сводные таблицы для быстрого нахождения искомого режима и графики — картинки ожидаемого результата. В качестве номинального режима системы выбран режим 90/70/20/–26, g = 1, m = 1,3, p = 0. Применение методики предполагает, естественно, полную гидравлическую увязку системы.

Рассмотрим конкретные примеры применения предлагаемой методики расчета параметров для налаживаемых или эксплуатируемых систем отопления. Если наладка системы отопления здания происходит при наружной температуре tн , равной –26 °С, то сразу ясно, соответствует ли мощность котла и расход теплоносителя расчетным параметрам tв = 20 °С, tг = 90 °С, tо = 70 °С. Если номинальные параметры при этом не достигнуты, то как нужно изменить мощность и расход, чтобы достичь их расчетных величин?

Сложнее решить эти вопросы, если температура наружного воздуха при наладке не равна расчетной (например, –5 °С). В этом случае необходимо знать, на какие параметры нужно выйти при даннойнаружной температуре, чтобы при –26°С получить номинальные данные. Если в отопительной системе применяется стабилизация температуры горячей воды или расход теплоносителя отличается от номинального, а мощность котла или приборов отличается от проектной — то вопрос еще более усложняется.

Пример 1
Исходные данные, полученные при включении системы: наружная температура воздуха tн = –10 °С; температура воздуха в помещениях tв = 16 °С; температура горячей воды tг = 70 °С; мощность котла Qк = 18 кВт. Как нужно изменить мощность котла и расход теплоносителя, чтобы при температуре наружного воздуха –26 °С получить нормируемые значения температуры внутри помещения tв = 20 °С, а температура горячей и обратной воды при этом была бы, соответственно, 90 и 70 °С? Для решения поставленных вопросов по «Таблице» [3] выбираем необходимый нам вариант решения — при постоянных tв и tн варьируется g — это Л13 программы. Открываем Л13 и в расчетной таблице заполняем tн = –10 °C и tв = 16 °C. Из полученного рис. 2 при tг = 70 °С находим n = 57% и g = 0,38.

Выводы

Пример 2
Исходные данные, полученные при включении системы: наружная температура воздуха tн = –20 °С; температура воздуха в помещениях tв = 20 °С; температура горячей воды поддерживается регулятором температуры на уровне tг = 90 °С. Как необходимо изменить мощность котла и расход теплоносителя, чтобы при tн = –26 °С выйти на номинальные параметры системы? Для решения по «Таблице» выбираем Л16 для g = var и, подставляя известные значения tн = –20°С и tг = 90°С, получаем рис. 3.

Выводы

Пример 3
Какой мощности необходим котел и каковы параметры теплоносителя, если летний домик будет эксплуатироваться только до наружной температуры tн = –5°С при половинном расходе теплоносителя, а температура внутри помещений должна поддерживаться при этом не менее tв = 24°С? (Номинальная мощность котла и номинальный расход теплоносителя известны из проекта.) Для решения по «Таблице» выбираем Л3 и, подставляя значения tн = –5 °С, g = 50 %, получаем рис. 4.

Выводы

Пример 4
Если в наличии имеется котел, мощность которого составляет 50 % от проектной мощности, а насос обеспечивает только 75 % проектного расхода, то до какой наружной температуры будет обеспечена температура в помещении tв , равная 13 °С? Какая температура внутри помещения будет при понижении наружной температуры до –20 °С? Для решения по «Таблице» выбираем Л1, где g = const, n = const, tн = var, и подстав- ляем в таблицу n = 0,5 и g = 0,75 (рис. 5).

Выводы

Регулирование температуры в помещении
Регулирование, точнее поддержание на заданном уровне температуры в помещении в автономной системе отопления, осуществляется обычно в две ступени:

В рассматриваемых автономных системах применяется фирменная автоматика, которая по наружной температуре устанавливает заранее определенную температуру горячей воды. Это следует из графика Л3 (номинальный режим: 90/70/20/–26), где каждому значению наружной температуры соответствует определенное значение температуры горячей воды (и, соответственно, мощность котла) при расчетной температуре воздуха в помещении 20°С (рис. 6).

Эти соотношения необходимо выдерживать, чтобы получить работу системы в экономичном режиме. Требуемая температура горячей воды при этом устанавливается с помощью 3- или 4-ходовых вентилей на встроенном байпасе и с помощью прерывистого режима работы горелки котла, т.е. за счет средней за цикл (включение-отключение) мощности котла. Таким образом, устанавливается оптимальное соотношение между мощностью котла (а значит и расходом топлива), наружной температурой, температурой воздуха в помещении и температурой горячей воды в соответствии с графиком Л3, [3] (рис. 6), где возмущающим фактором является наружная температура, а регулирование ведется по отклонению температуры горячей воды от программной установки.

Фирмы поставляют котлы как с ручным, так и с полностью автоматизированным управлением. Разница в цене составляет более $ 1000, что существенно для небольших зданий. Поэтому для небольших котлов проектируют ручное регулирование. Зная графики (например, рис. 6), можно для таких котлов вручную устанавливать режим работы котла в зависимости от наружной температуры: чем ближе установка температуры горячей воды к идеальной по графику Л3, тем экономичнее работа системы. Очень важно для эксплуатации автономной системы отопления знать также зависимость параметров от производительности насоса отопления — график Л17, [3], рис. 7 (например, при n = 0,5, tн = –10 °С).

Такая ручная система регулирования, дополняющаяся тонкой регулировкой температуры в помещениях при помощи термостатических вентилей на радиаторах, обеспечивает гибкую, надежную и экономичную работу отопительной системы здания без дорогостоящей и сложной в эксплуатации электронной аппаратуры.


Литература
1. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.1. Отопление. — М.: Стройиздат, 1990.
2. Кавун А.М. Универсальная программа расчета рабочих характеристик автономной системы отопления. ООО «ГТО». Внутренний материал. — 2001.
3. Кавун А.М., Ольшакова Е.А. Графики автономной системы отопления. ООО «ГТО». Внутренний материал. — 2000.
4. Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление. — М.: Изд-во АСБ, 2002.