По материалам John Siegenthaler

Принцип гидравлического разделения системы на первичный и вторичный контуры используется уже более 40 лет. Конструктивной особенностью такой системы всегда была пара близко расположенных т-образных сочленений, которые соединяют первичный с вторичными трубными контурами и предотвращают переток теплоносителя между контурами вследствие перепада их давления.

Использование первичного/вторичного контура обеспечивает «сосуществование» насосов разных производительностей в рамках одной гидравлической системы. Фактически близко расположенные т-образные сочленения «отсекают» трубные контуры гидравлической системы друг от друга и обеспечивают их «независимую» работу. Такая «изоляция» обеспечивает сравнительно легкое проектирование сложных мультизональных систем, не беспокоясь о том, как измениться расход теплоносителя и перепады давления в контурах во время включения и выключения циркуляционных насосов гидравлической системы.

Широкое применения такого метода проектировки гидравлических систем вызвало необходимость появления нового типа оборудования, которое бы сохраняло концепцию «независимости» контуров и ускорило процесс монтажа системы. Несколько видов такого оборудования недавно появились на рынке. При правильном использовании они могут значительно улучшить работу гидравлической системы и снизить инсталляционные затраты в сравнении с традиционными способами проектирования первичного/вторичных контуров гидравлической системы.

Когда гидравлическая система состоит из нескольких вторичных контуров, работающих при одинаковых температурах подающегося теплоносителя, осуществляется параллельная подводка магистралей к первичному контуру (рис. 1).

Использование уравнительных клапанов на каждой поперечной магистрали обеспечивает балансировку расхода теплоносителя в соответствии с нагрузкой.

Из-за необходимости оснащения системы дополнительными фитингами и уравнительными клапанами такая система является более дорогой по сравнению с каскадной схемой подключения вторичных контуров. В связи с возрастающим спросом потребителя производители представили на рынке новый продукт, что обеспечивает абсолютное преимущество параллельной схемы подключения вторичных контуров при незначительном использования дополнительных компонентов.

Благодаря очень близкому расположению отверстий друг от друга, перепад давления между ними фактически равен нулю. Следовательно, перепад давлений в камерах коллектора справа (от подачи к возврату) также близок к нулю. Повышение давления, создаваемое циркуляционным насосом каждого вторичного контура практически полностью уравновешивается к тому моменту, когда поток теплоносителя возвращается в обратный коллектор. Это предотвращает изменение давления во вторичных контурах вследствие работы циркуляционного насоса первичного контура и наоборот. Достаточно большое поперечное сечение внутренних камер коллектора обеспечивает практически нулевой перепад давления между смежными контурами.

На рис. 2 представлена схема такого устройства. Небольшая «первичная камера» расположена с левой стороны этого распределительного коллектора. Эта камера имеет смежную стенку с внутренними камерами коллектора справа. Два близко расположенных отверстия в стенке фактически играют роль близко расположенных т-образных сочленений.

Благодаря очень близкому расположению отверстий друг от друга, перепад давления между ними фактически равен нулю. Следовательно, перепад давлений в камерах коллектора справа (от подачи к возврату) также близок к нулю. Повышение давления, создаваемое циркуляционным насосом каждого вторичного контура, практически полностью уравновешивается к тому моменту, когда поток теплоносителя возвращается в обратный коллектор. Это предотвращает изменение давления во вторичных контурах вследствие работы циркуляционного насоса первичного контура и наоборот. Достаточно большое поперечное сечение внутренних камер коллектора обеспечивает практически нулевой перепад давления между смежными контурами.

Пример практического применения такой системы показан на рис. 3. Это мультизональная гидравлическая система, которая способна обеспечить до четырех независимо контролируемых нагрузок по напольному отоплению. Каждый контур напольного отопления снабжен циркуляционным инжекторным насосом с переменным расходом, который соединен с распределительным коллектором. Так как работа каждого циркуляционного насоса регулируется независимо, температура подающегося теплоносителя в каждом контуре может быть разной.

Это оправдано в зданиях с помещениями разной площади или в других случаях, требующих подачи теплоносителя разной температуры. Использование такой гидравлической системы оправдано также на промышленных объектах с полами из фундаментных плит, где необходимо поддерживать сравнительно высокий температурный дифференциал между температурой теплоносителя в котле и низкой температурой теплоносителя в контурах напольного отопления. Например, температура теплоносителя в подающей магистрали котлового контура в условиях расчетной нагрузки обычно составляет 80–90 °С, тогда как в контуре напольного отопления +30 20 °С. Во многих случаях, даже при высоких требованиях расчетной нагрузки, диаметр труб напольного отопления составляет 0,5–1 дюйм, что позволяет при средней скорости теплоносителя 1 м/с передать порядка 6,5–26,3 кВт теплоты. Небольшой диаметр труб обеспечивает значительное снижение стоимости установки такой системы в отличие от системы, в которой процедура смешивания происходит в техническом помещении, а не в распределительном коллекторе.

Альтернативные конструкции

Недавно появившиеся на рынке реверсивные т-образные фитинги также упрощают разделение системы на первичный/вторичный контуры. Эти фитинги оснащены вертикальной перегородкой, что отделяет правый порт вторичного контура от левого. Таким образом предотвращается рециркуляция теплоносителя между портами вторичного контура. Так как порты расположены в ряд (параллельно), а не друг против друга, перепад давления в них практически равен нулю. Следовательно, не возникает такой разницы давлений, в результате которой будет происходить переток теплоносителя из первичного контура во вторичные до тех пор, пока не будут включены циркуляционные насосы вторичных контуров.

В отличие от пары близко расположенных т-образных сочленений четырех ходовой клапан также является реверсивным, в результате чего поток теплоносителя в первичном контуре может протекать в обоих направлениях, не изменяя физически направление движения потока во вторичном контуре. Это обеспечивает движение потока теплоносителя в первичном контуре в обратном направлении для предотвращения значительного снижения температуры подающегося теплоносителя в системе с каскадным подключением вторичных контуров к первичному (рис. 4). Четырех ходовой клапан на этой схеме работает по принципу реверсивного клапана, изменяющего направление движения хладагента в тепловом насосе. В отличие от принципа работы смесительного клапана четырехходовой клапан постоянно вращается от одного конца хода его вала к другому.

Кроме того, возможен еще один альтернативный вариант конструкции гидравлической системы. В такой системе используется устройство, называемое коллектором низкого перепада давления или гидравлическим распределителем. Этот распределитель устанавливается на участке магистрали между котлом первичного контура и распределительной системой, состоящей из нескольких вторичных контуров с независимо регулируемыми циркуляционными насосами.

Гидравлический распределитель соединяется с магистралями первичного и вторичных контуров через близко расположенные сочленения и представляет собой область с низкой скоростью потока. Эти близко расположенные соединения позволяют избежать изменения разницы давления вследствие работы циркуляционного насоса котла и вторичных контуров.

Камера понижения скорости потока теплоносителя позволяет устройству работать как в качестве камеры сепарации воздуха, так и в качестве аккумулятора шлама. Температура подающегося в распределительную систему теплоносителя определяется на выходе из гидравлического распределителя, а не на выходе из котла. В такой системе температура теплоносителя определяется после смешения подающегося теплоносителя с обратным потоком из распределительной системы при включении и выключении «вторичных» насосов (рис. 5).

Коллектор низкого перепада давления(понижения давления) также может использоваться для изоляции вторичных распределительных контуров от двутрубного первичного контура. Поток теплоносителя через первую половину каждого коллектора остается неизменным вследствие установки балансировочного клапана. Однако проходя через другую часть, поток теплоносителя может изменяться при включении и выключении разных вторичных контуров или при регулировке трехходового смесительного клапана. Такая система обеспечивает адекватный поток теплоносителя через «чувствительные к изменению потока»маломощные котлы, несмотря на интенсивность потока в разных контурах.

Заключение

Гидравлическая система с разделением на первичный/вторичный контур используется уже нескольких десятков лети продолжает совершенствоваться. Все изложенные в данной статье способы проектировки гидравлической системы основаны на принципе «распределения потока» и действуют по принципу обычных т-образных сочленений, что более экономично с точки зрения времени установки и инсталляционных затрат.