Автоматизация теплового пункта гражданского здания

 

.

 

Расходы теплоты системы  горячего водоснабжения

Расход горячей воды среднечасовой за сутки наибольшего  потребления определяется по формуле:

 

,  (2.6)

 

где N - число потребителей равно 350 человек;

A - норма расхода горячей воды на одного потребителя, 120л;

G^ср_г – среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

10^-3 – коэффициент перевода расхода воды из л/ч в м³/ч.

Максимально часовой  расход горячей воды:

 

,  (2.7)

 

где G^ср_г – среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

G^макс_г – максимально часовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

к - коэффициент часовой неравномерности (при N=350, к=3,55).

Среднечасовой расход горячей  воды:

 

,    (2.8)

 

где -температура холодной воды, 5 ⁰С;

-температура горячей воды для закрытых, 55 ⁰С.

Среднечасовой расчетный  и максимально часовой расходы теплоты на горячее водоснабжение (Гкал/ч) определяют по формулам:

 

,    (2.9)

Q_г^cp = 1.75 х 50 х 0.001 = 0.0875 Гкал/ч = 101,5 кВт,

,    (2.10)

Q_г^макс = 6,2125 * 50 * 0,001 = 0,310625 Гкал/ч = 360,325 кВт,

 

где 55 – принятая температура горячей воды;

-температура холодной воды, 5 ⁰С;

G^ср_г – среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

G_г^макс- максимально часовой расход горячей воды, м³/ч.

Суммарный расход теплоты на системы отопление и горячего водоснабжения жилого здания можем рассчитать по формуле:

 

,  (2.11)

 

где Q_å - суммарный расход теплоты на отопление и ГВС, Гкал/ч;

Q_от^ср - расход теплоты на отопление, Гкал/ч;

Q_г^макс - расход теплоты на горячее водоснабжение, Гкал/ч.

 

2.2.2 Выбор технологического  оборудования автоматизированного теплового пункта

 

2.2.2.1 Выбор  регулятора перепада давления для систем отопления и горячего водоснабжения

Автоматические регуляторы перепада давления – устройства, стабилизирующие располагаемое давление регулируемого участка на заданном уровне. Регуляторы перепада давления имеют многообразное конструктивное исполнение, позволяющее применять их для любых проектных решений по стабилизации давления теплоносителя. Они могут быть с внутренней или наружной резьбой, с фланцами, с приварными патрубками. Каковы бы ни были конструктивные отличия регуляторов перепада давления все они основаны на одном принципе работы – начальном уравновешивании давления пружины настройки 10 и давления теплоносителя, передаваемого через гибкую диафрагму (мембрану) 7 (рисунок 2.6).

Диафрагма – измерительный  элемент. Она воспринимает импульсы давления с обеих сторон и сопоставляет их разницу с заданной величиной, устанавливаемой посредством соответствующего сжатия пружины рукояткой настройки 9. Каждому числу оборотов рукоятки настройки соответствует автоматически поддерживаемый перепад давления. При наличии рассогласования образующаяся активация диафрагмы передается на шток 5 и перемещает затвор клапана 2 относительно регулирующего отверстия. Импульс давления попадает в подмембранное и надмембранное пространство, образуемое крышками 6 и 8, через перепускное отверстие 12 и штуцер 11.

Выбор регулятора осуществляют по его максимальной пропускной способности. Следует стремиться к тому, чтобы требуемая пропускная способность регулятора была ниже максимальной пропускной способности, но не более чем на 70 %. Требуемый автоматически поддерживаемый перепад давления, либо автоматически поддерживаемое давление регулятором должно находиться примерно в середине регулируемого им диапазона. Установку регулятора на требуемый перепад давления, либо на давление осуществляют соответствующим поворотом гайки настройки.

Исходной величиной для выбора перепада давлений на регулирующих клапанах теплового пункта является перепад давлений в трубопроводах тепловой сети на вводе в здание (на узле ввода теплового пункта) ΔРс. В соответствии с требованиями нормативных документов этот перепад должен быть не менее 1,5 бар. Обычно перепад давлений на вводе в здание принимается по официальным данным теплоснабжающей организации с запасом 10 % (0,9ΔРс) [8].

Регулятор перепада давления для систем отопления и горячего водоснабжения выбирается программой «Danfoss SAC Selector» версии 1.1 (http://ru.heating.danfoss.com). В память программы вводятся исходные данные, приведенные в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 – Исходные данные для выбора регулятора перепада давления для контуров отопления и горячего водоснабжения

Технические параметры	Значения
Область применения	Вода/ Гликолевые растворы
Основная функция	Давление/ Перепад давлений
Функция регулятора	Регулятор перепада давлений
Среда	Вода
Температура подаваемого  теплоносителя, °C	95
Температура возвращаемого  теплоносителя, °C	70
Тепловая мощность нагрузки, кВт	571
Вычисления риска кавитации	Нет
dP на клапане, бар	0,4
Величина расхода, м3/ч	19,64
величина kv, м3/ч	31,05
Давление/ перепад давления, бар	0,9

 

Машинные результаты программы приведены в таблицах 2.2 и 2.3.

 

Таблица 2.2 – Технические характеристики клапана регулятора перепада давления для контуров отопления и ГВС

Параметры клапана	Значения
Тип	VFG2
dP клапана, бар	0.38
Условный проход, мм	50
Максимальная пропускная способность, м3/ч	32
Рабочее давление, бар	16
Параметры клапана	Значения
Место установки	Любое место
Среда	Циркуляционная вода
Альтернативная среда 1	30% гликолевый раствор
Тмин, оС	2
Тмакс, оС	200
Количество ходов	два
Позиция шпинделя	Нормально открытый
Тип присоединения	Фланцевый
Материал клапана	GG-25
Макс. устанавливаемый  перепад давлений, бар	16
Ход штока, мм	12
Характеристика регулирования	Линейная
Фактор кавитации	0,5
Протечка (макс)	Макс. 0,05 % kvs
Разгруженный по давлению	Да
Внешний вид

 

Таблица 2.3 – Информация о приводе регулятора перепада давления

Технические параметры привода	Значения
Тип	AFPA
Место установка	На байпасе
Среда	Циркуляционная вода
Альтернативная среда	30% гликолевый раствор
Тмин, оС	2
Тмакс, оС	150
Материал	Сталь, материал № 1,0338, оцинкованная с покрытием
Функция	Разгруженный регулятор  перепада давления
Настройка	Изменяемая
Мин. допустимый перепад  давления, бар	0,5
Макс. допустимый перепад  давления, бар	2,5
Максимальное рабочее  давления, бар	16
Технические параметры  привода	Значения
Внешний вид

 

2.2.2.2 Выбор регулирующих клапанов и исполнительных механизмов

Регулирующие клапаны  с электроприводами применяются  в качестве исполнительных механизмов систем регулирования температуры. Управляющими устройствами для клапанов могут быть специализированные электронные регуляторы температуры серии ECL или регуляторы глобальной системы диспетчеризации.

Клапаны различаются  следующими параметрами:

по количеству регулируемых потоков — проходные (двухходовые) (VS2, VM2, VB2, VF2, VFS2, VFG2), трехходовые (VMV, VRG3, VF3, VFG33, HRE3, HFE3) и четырехходовые (HRE4, HFE4);

по принципу действия — поворотные серии HRE и HFE и седельные  — все остальные. По сравнению  с поворотными седельные клапаны  обеспечивают более качественное регулирование  и меньшую протечку в закрытом состоянии, а также способны работать при высоких параметрах регулируемой среды и перепадах давлений.

Седельные клапаны бывают нажимного действия (нормально открытые, например, типа VMV, VM2, VFG2 или VB2) и возвратно-поступательного (например, типа VF2, VF3,VRG3).

Электропривод – исполнительный механизм, воспринимающий командный  сигнал от электронного регулятора и  преобразующий его в воздействие  на регулирующий клапан. Он представляет собой электромотор, вращение которого через передаточный механизм преобразуется в поступательное движение, передаваемое на шток регулирующего клапана. Между количеством оборотов двигателя и ходом штока клапана создана четкая взаимосвязь, позволяющая устанавливать необходимую пропускную способность регулирующего клапана адекватно изменениям регулируемого объекта.

Объекты регулирования могут иметь  различную инерционность, поэтому  для них применяют приводы  с соответствующей скоростью  перемещения штока. По скорости действия различают быстрые и медленные  электроприводы: у быстрых – время перемещения штока регулирующего клапана на 1 мм до 3 с; у медленных – свыше 14 с. В соответствии с этим выбирают область применения электроприводов. Например, быстрые – для систем горячего водоснабжения со скоростным теплообменником, а медленные – для инерционных систем, таких как системы отопления и горячего водоснабжения с емкостными бойлерами.

При выборе электропривода следует  обращать внимание на развиваемое им усилие, т. е. противодействие давлению теплоносителя, передаваемого через  шток клапана на двигатель. Для клапана с неразгруженным по давлению затвором максимально допустимое усилие на привод указано в техническом описании к клапану и является функцией перепада давления на клапане и условного диаметра клапана. По этим значениям необходимо осуществлять проверку работоспособности клапана. Если перепад давления теплоносителя при закрытом клапане не превышает допустимого усилия на электропривод, значит, эти элементы совместимы. Если нет, то следует перед клапаном снизить давление регулятором перепада давления, либо заменить клапан на разгруженный по давлению. У такого клапана конструктивно минимизировано влияние давления теплоносителя на затвор и, следовательно, на электропривод. Максимально допустимое усилие на его штоке не зависит ни от перепада давления теплоносителя, ни от типоразмера.

По управляющему сигналу электроприводы классифицированы: на AME и AMV. Положение  штока клапана с приводом AME зависит  от значения управляемого сигнала –  силы тока, либо напряжения. Положение  штока клапана с приводом AMV зависит от так называемого трехпозиционного сигнала. При этом за счет длительности и полярности управляющего сигнала шток клапана может занимать любое промежуточное положение.

Регулирующие клапаны  с исполнительными механизмами  для систем отопления и горячего водоснабжения выбираются программой подбора клапанов компании «Danfoss» версии 1.2, который находится на сайте: http://ru.heating.danfoss.com. Для выбора регулирующего клапана с исполнительным механизмом (электроприводом) для контуров отопления и ГВС необходимо ввести в память программы подбора клапанов исходные данные, приведенные в таблице 2.4. Технические характеристики выбранных регулирующих клапанов и приводов для контуров отопления и горячего водоснабжения приведены соответственно в таблицы 2.5 и 2.6.

 

Таблица 2.4 – Исходные данные для выбора регулирующих клапанов и исполнительных механизмов для контура отопления и ГВС

Параметры настройки	Значения
	для отопление	для ГВС
Область применения	Отопление и холодоснабжение
Ограничение расхода	нет
Среда	Вода
Температура подаваемого теплоносителя, °C	95
Температура возвращаемого  теплоносителя, °C	70
Тепловая мощность нагрузки, кВт	210,21	360,65
dP на клапане, бар	0,102
Доля потерь давления на клапане Va	0,5
Параметры настройки	Значения
	для отопление	для ГВС
Располагаемый напор dP, бар	0,204
Потеря давления в  системе, бар	0,102
Величина расхода, л/с	2,01	3,45
величина kv, м3/ч	22,86	39,22