Wie funktioniert die Fernwärme-Übergabestation
Heizungsunterstation, die nach einem unabhängigen Schema angeschlossen ist
In der nach einem unabhängigen Schema angeschlossenen Heizungsunterstation ist der hydraulische Kreislauf des Heizungssystems durch einen Wärmetauscher vom hydraulischen Kreislauf der Wärmequelle getrennt. Das Heizmedium, das im Heizungssystem zirkuliert, kommt nur durch die Wärmetauschflächen mit dem heißen Wasser der Wärmequelle in Kontakt, ohne sich zu vermischen.
Der Betrieb der Heizungsunterstation wird durch einen elektronischen, programmierbaren Regler gesteuert, der mit einem Außentemperatursensor, einem Heizmediumsensor, der in das Heizungssystem eintritt, und einem Regelventil mit elektrischem Antrieb ausgestattet ist, das in der Lage ist, die Heizmediumzufuhr am Eingang von der Wärmequelle teilweise oder vollständig zu schließen.
In den Regler wird eine Tabelle eingegeben, die die Beziehung zwischen der Temperatur des Wassers, das in das Heizungssystem eintritt, und der Außentemperatur beschreibt, die als Temperaturkurve bezeichnet wird. Das Programm kann so eingestellt werden, dass die Heizmediumtemperatur auf einen vorgegebenen Wert gemäß der Temperaturkurve reduziert wird, je nach Wochentag und Tageszeit. Dies wird häufig in Gebäuden mit festem Betriebszeitplan verwendet, wie Schulen, Büros und Produktionsstätten.
Der Regler misst periodisch die Außentemperatur, bestimmt die entsprechende Heizmediumtemperatur am Eingang zum Heizungssystem und vergleicht sie mit dem tatsächlichen Wert dieser Temperatur anhand des Signals des entsprechenden Sensors. Wenn die Temperatur des Wassers, das in das Heizungssystem eintritt, den eingestellten Wert überschreitet, sendet der Regler ein Signal an den elektrischen Antrieb, um das Regelventil zu schließen und die Heizmediumzufuhr zum Wärmetauscher zu unterbrechen. Wenn die Temperatur unter dem eingestellten Wert liegt, wird ein Öffnungssignal an den Antrieb des Regelventils gesendet.
Wenn der Heizmediumfluss vollständig geschlossen ist, fließt das Wasser, das aus der Rücklaufleitung des Heizungssystems entnommen wird, durch den Wärmetauscher, ohne erwärmt zu werden, und kehrt mit derselben Temperatur in das System zurück. Je weiter das Regelventil geöffnet ist, desto mehr Heizmedium strömt in den Wärmetauscher und desto stärker wird das in das Heizungssystem eintretende Heizmedium erwärmt.
Die Zirkulation im Kreislauf des Heizungssystems wird durch zwei Umwälzpumpen sichergestellt, von denen eine als Reserve dient.
Am Eingang des Wärmenetzes, vor dem Regelventil, ist ein Druckdifferenzregler installiert, der den Druckunterschied am Eingang stabilisiert und zur Begrenzung des Heizmediumflusses verwendet wird.
Die Volumenzunahme des Wassers, die beim Erhitzen im geschlossenen Kreislauf des Heizungssystems auftritt, wird durch die Ausdehnungsgefäße aufgenommen, die das angesammelte Wasser beim nächsten Abkühlen wieder in das System zurückführen.
Zum Schutz des Heizungssystems und der Geräte der Heizungsunterstation vor Überdruck ist ein Sicherheitsventil vorgesehen.
Das Befüllen und Nachspeisen des geschlossenen Kreislaufs des Heizungssystems im Falle von Leckagen erfolgt über die Nachspeiseleitung manuell oder automatisch. Wenn der Druck am Eingang von der Wärmequelle ausreicht, um das System zu befüllen, wird in der Nachspeiseleitung ein Magnetventil oder ein Druckminderer verwendet. Ist der Druck am Eingang unzureichend, wird eine Nachspeisepumpeneinheit verwendet.
Vorteile des unabhängigen Anschlusses der Heizungsunterstation:
1 Schützt das Heizungssystem vor hohem Druck am Eingang der Wärmenetze.
2 Ermöglicht die Schaffung des gewünschten hydraulischen Betriebs im Kreislauf des Heizungssystems.
3 Verhindert das Leerlaufen des Heizungssystems bei Entleerung der Rohrleitungen der Wärmequelle und bei niedrigem Eingangsdruck.
4 Schützt die Elemente des Heizungssystems vor Ablagerungen, die mit dem Heizmediumstrom aus der Wärmequelle kommen.
Nachteile des unabhängigen Anschlusses von Heizungsunterstationen:
1 Die Temperatur des Heizmediums, das in das Heizungssystem eintritt, wird immer mindestens 10°C niedriger sein als die Temperatur des Heizmediums, das aus dem Wärmenetz kommt. Im Hochgeschwindigkeits-Wärmetauscher kann die Temperatur des erwärmten Wassers nicht die Temperatur des erhitzenden Wassers erreichen.
2 Die Kosten für eine Heizungsunterstation mit unabhängiger Anschlussweise sind höher im Vergleich zu einer gleichwertigen Unterstation mit abhängigem Anschluss. Der Unterschied beträgt fast das Doppelte.
3 Der Druck im Heizungssystem variiert je nach Erwärmung und Abkühlung des Heizmediums. Bei minimaler (geplanter) Außentemperatur erreicht der Druck im Heizungssystem den maximal zulässigen Wert, während er an warmen Tagen der Heizperiode den minimalen Druck erreicht, der dem statischen Druck des Heizungssystems mit geringem Überdruck entspricht.
4 Der Start, die Konfiguration und die Wartung sind komplizierter im Vergleich zu Heizungsunterstationen mit abhängigem Anschluss.
5 Die Zirkulation des Wassers im Heizungssystem wird bei Abschaltung der Pumpen gestoppt.
Arten von unabhängigen Anschlussarten von Heizungsunterstationen und in welchen Fällen sie verwendet werden.
Betrieb der Heizungsunterstation mit abhängigem Schema
Der Betrieb der Heizungsunterstation wird durch einen programmierbaren Regler gesteuert, an den der elektrische Antrieb des Ventils, der die Heizmediumsaufnahme aus dem Wärmenetz steuert, der Außentemperatursensor und der Heizmediumsensor, der in das Heizungssystem eintritt, angeschlossen sind.
In den Regler wird die Beziehung zwischen der Heizmediumstemperatur am Eingang des Heizungssystems und der Außentemperatur, dem Wochentag und der Tageszeit eingegeben. Der Regler misst periodisch die Außentemperatur und vergleicht die tatsächlich gemessene Heizmediumstemperatur mit dem für die aktuellen Bedingungen festgelegten Wert. Wenn die Temperatur unter dem eingestellten Wert liegt, wird ein Öffnungssignal an das Regelventil gesendet, und wenn sie über dem eingestellten Wert liegt, wird ein Schließsignal gesendet.
In die Vorlaufleitung des Heizungssystems tritt eine Mischung aus zwei Heizmediumsströmen ein. Ein Strom 'heiß' kommt aus der Vorlaufleitung des Wärmenetzes durch den Regler, während der andere Strom 'gekühlt' über eine Brücke aus der Rücklaufleitung gemischt wird.
Unabhängig davon, ob das Regelventil geöffnet oder geschlossen ist, zirkuliert im System ein konstanter Heizmediumsfluss, und nur das Verhältnis der 'heißen' und 'kalten' Ströme in diesem Volumen hängt vom Grad der Schließung des Ventils am Eingang ab. Das heißt, wenn die Heizmediumsaufnahme aus dem Wärmenetz vollständig geschlossen ist, wird nur Wasser aus der Rücklaufleitung über die Brücke in das System eintreten.
Die stabile Zirkulation im Heizungssystem und die Mischung werden durch zwei geräuschlose Pumpen mit Nassläufer sichergestellt, von denen eine immer in Betrieb ist und die andere als Reserve dient, falls die Arbeitspumpe ausfällt.
Vorteile des abhängigen Anschlusses der Heizungsunterstation
1 Niedrigere Kosten im Vergleich zum unabhängigen Anschluss.
2 Möglichkeit der automatischen Programmsteuerung des Heizungsbetriebs.
3 Der Druck im Heizungssystem ist stabil und entspricht dem Druck in der Rücklaufleitung der Wärmequelle.
4 Einfache Inbetriebnahme und Konfiguration.
5 Möglichkeit, Heizmedium mit derselben Temperatur wie das Heizmedium im Vorlauf des Wärmenetzes in das System zu leiten (nur bei Verwendung eines Dreiwegeventils).
Nachteile des abhängigen Anschlusses der Heizungsunterstation
1 Das Heizungssystem wird entleert, wenn das Wasser aus dem Wärmenetz abgelassen wird.
2 Die Zirkulation des Wassers im Heizungssystem wird gestoppt, wenn die Pumpen abgeschaltet werden.
Arten von abhängigen Anschlussarten von Heizungsunterstationen und in welchen Fällen sie verwendet werden.
Wie die Heizungsunterstation mit einem Aufzugmischknoten funktioniert
Aufzugmischknoten werden in Heizungsunterstationen von Gebäuden installiert, die an ein Wärmenetz angeschlossen sind, das im Modus der qualitativen Regelung mit überhitztem Wasser betrieben wird.
Die qualitative Regelung sieht eine Änderung der Wassertemperatur vor, die in das Heizungssystem eingespeist wird, abhängig von der Außentemperatur bei konstantem Heizmediumsfluss, der im System zirkuliert.
Wasser wird als überhitzt angesehen, wenn es mit einer Temperatur aus dem Wärmenetz kommt, die höher ist als die für die Einspeisung in das Heizungssystem erforderliche Temperatur.
Zum Beispiel kann das Wärmenetz nach einem Diagramm von 150/70, 130/70 oder 110/70 arbeiten, während das Heizungssystem für ein Diagramm von 95/70 ausgelegt ist. Das Temperaturdiagramm 150/70 legt fest, dass bei der Auslegungstemperatur der Außentemperatur (für Kiew sind es -22°C) die Eingangstemperatur der Wärmenetze zum Gebäude 150°C betragen soll, während die Austrittstemperatur 70°C beträgt. Gleichzeitig soll das Wasser mit einer Temperatur von 95°C in das Heizungssystem gelangen, das für den Modus 95/70 ausgelegt ist.
Die Heizungsunterstation mit Aufzugmischknoten mischt den Wasserstrom aus der Vorlaufleitung des Wärmenetzes mit einer Temperatur von 150°C mit dem Wasserstrom, der mit einer Temperatur von 70°C aus dem Heizungssystem austritt. Durch die Mischung entsteht am Ausgang des Aufzugs ein Strom mit einer Temperatur von 95°C, der in das Heizungssystem eingespeist wird.
Wie erfolgt die Mischung?
Im Mischraum des Aufzugmischknotens befindet sich eine 'Düse/Konus', die den überhitzten Wasserstrom beschleunigt. Bei Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit sinkt der Druck (dieses Phänomen wird im Bernoulli-Gesetz beschrieben) so weit ab, dass er etwas niedriger ist als der Druck in der Rücklaufleitung. Der Druckunterschied zwischen dem Mischraum und der Rücklaufleitung führt dazu, dass das Heizmedium durch die Brücke vom Rücklauf in den Vorlauf fließt.
Im Mischraum bildet sich eine Mischung aus zwei Strömen mit der gewünschten Temperatur, aber einem Druck, der niedriger ist als der Druck in der Rücklaufleitung. Die Mischung tritt in den Diffusor des Aufzugs ein, wo die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt und der Druck auf einen Wert erhöht wird, der über dem Druck in der Rücklaufleitung liegt. Der Druckanstieg beträgt nicht mehr als 0,15 bar, was die Verwendung von Aufzugmischknoten für Heizungssysteme mit hohem hydraulischen Widerstand einschränkt.
Vorteile der Heizungsunterstationen mit Aufzugmischknoten
1 Billig und einfach.
2 Erfordert keine Wartung.
3 Unabhängig vom Stromnetz.
Nachteile der Aufzugmischknoten
1 Unvereinbar mit automatischen Reglern, daher ist ihre gemeinsame Installation normativ verboten.
2 Erzeugt einen Druckunterschied am Eingang des Heizungssystems von nicht mehr als 0,15 bar, was die Installation von Heizungsunterstationen mit Aufzugmischknoten in Gebäuden ausschließt, deren Heizungssysteme mit Thermostatventilen ausgestattet sind.
3 Der Aufzugmischknoten hat einen festen Mischfaktor, was es unmöglich macht, das Heizmedium mit der erforderlichen Temperatur in das Heizungssystem zu liefern, wenn die Wärme in den Wärmenetzen unzureichend ist.
4 Zu hohe Empfindlichkeit gegenüber dem Druckunterschied am Eingang des Wärmenetzes. Eine Verringerung des Druckunterschieds im Vergleich zum Auslegungswert führt zu einer Verringerung des Wasserflusses, der im Heizungssystem zirkuliert, was wiederum zu einem Ungleichgewicht im System und zum Stillstand der entfernten Stränge führt.
5 Für den Betrieb des Aufzugs muss der Druckunterschied zwischen Vorlauf und Rücklauf größer als 1,5 bar sein.
Wo sind Heizungsunterstationen mit Aufzugmischknoten installiert?
Praktisch alle Heizungssysteme, die vor dem Jahr 2000 in Betrieb genommen wurden, sind mit Heizungsunterstationen mit Aufzugmischknoten ausgestattet.
Wo können Aufzugs-ITPs verwendet werden?
Heute ist für alle neu geplanten und sanierten Wohn- und Verwaltungsgebäude die Verwendung der automatischen Regelung in der Heizungsunterstation zwingend vorgeschrieben. Die Verwendung von Aufzugknoten zusammen mit automatischen Reglern ist normativ verboten.
Aufzugknoten können nur in Objekten installiert werden, in denen keine automatische Regelung des Heizungssystems erforderlich ist, der Druckunterschied zwischen Vorlauf und Rücklauf am Eingang stabil ist und 1,5 bar übersteigt, das Heizungssystem mit einem Druckunterschied von 0,15 bar zwischen Vorlauf und Rücklauf arbeitet, und das Heizungssystem mit einem konstanten Heizmediumsfluss arbeitet und nicht mit automatischen Reglern ausgestattet ist.
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