Schémas de la sous-station de chauffage pour le système de chauffage
Schéma dépendant avec vanne à deux voies et pompes dans la conduite d'alimentation
Schéma de connexion dépendant de la sous-station de chauffage au réseau de chaleur avec une vanne à deux voies et des pompes de circulation-mélange dans la conduite d'alimentation du système de chauffage.
Le schéma est appliqué si :
1 Le graphique de température calculé de la source de chaleur dépasse celui du système de chauffage (par exemple, à l'entrée du réseau de chaleur 120/70, et il est nécessaire de maintenir 95/70 dans le système de chauffage).
2 La pression de service dans la conduite de retour du réseau de chaleur et la pression statique dans le réseau de chaleur dépassent la pression statique du système de chauffage, au moins de 0,5 bar. La pression statique du système de chauffage correspond à la hauteur de la colonne d'eau en mètres depuis l'emplacement de la sous-station de chauffage jusqu'au point le plus élevé du système de chauffage. Le convertisseur d'unités de pression permet de convertir les données fournies par l'organisation de chauffage en d'autres unités de mesure (bar, MPa ou kgf/m²).
3 La pression dans les conduites d'alimentation et de retour du réseau de chaleur, ainsi que la pression statique dans les réseaux de chaleur, ne dépassent pas la pression maximale admissible pour le système de chauffage, déterminée par la limite de résistance de l'élément le plus faible (radiateurs, tuyaux).
4 Dans la sous-station de chauffage, il est nécessaire d'implémenter une régulation automatique qualitative de la température du fluide caloporteur en fonction de la température extérieure et/ou selon un programme journalier ou hebdomadaire.
Description du schéma de la sous-station de chauffage et principe de fonctionnement :
La gestion de la sous-station de chauffage est assurée par un contrôleur programmable auquel sont connectés : un capteur de température extérieure, un capteur de température du fluide caloporteur entrant dans le système de chauffage, et une vanne de régulation à deux voies avec actionneur électrique.
Le contrôleur est programmé avec un graphique de température du système de chauffage, qui affiche la relation entre la température de l'eau entrant dans le système de chauffage et la température extérieure, le jour de la semaine et l'heure de la journée. Le contrôleur mesure la température extérieure, détermine la température d'eau nécessaire à l'entrée du système de chauffage et la compare à celle mesurée par le capteur t11. En cas d'écart, il envoie un signal de fermeture ou d'ouverture à la vanne de régulation située sur la conduite d'alimentation du réseau de chaleur.
La vanne de régulation peut soit ouvrir complètement l'alimentation en fluide caloporteur, soit fermer complètement la conduite d'alimentation. L'ajout d'eau depuis la conduite de retour ne cesse pas même en cas d'ouverture complète de la vanne, car l'eau provenant du réseau de chaleur est considérée comme 'surchauffée', c'est-à-dire qu'elle a une température supérieure à celle requise pour le système de chauffage. En mode de fermeture totale de la conduite d'alimentation, tout le fluide caloporteur entrant dans le système de chauffage sera prélevé via un bypass depuis la conduite de retour.
Indépendamment du degré de fermeture de la vanne de régulation, le volume d'eau entrant dans le système de chauffage reste stable et est déterminé par la caractéristique de la pompe de circulation, seules les proportions des deux flux d'eau dans le mélange varient - celui provenant de la conduite de retour et celui de la conduite d'alimentation.
En cas de défaillance de la pompe principale, la circulation de l'eau dans le système s'arrêtera, c'est pourquoi le schéma prévoit deux pompes - une principale et une de secours (H1 et H2).
Les pompes sont connectées au réseau électrique via un panneau de commande qui intègre les niveaux de protection suivants :
- Protection contre la marche à sec
- Protection contre les déséquilibres de tension de phase
- Protection contre les coupures de phase et les courts-circuits
- Protection thermique contre les surcharges électriques
- Démarrage automatique de la pompe de secours en cas de défaillance de la pompe principale
À l'entrée du réseau de chaleur est installé un régulateur de différence de pression, qui stabilise la différence de pression, limite le débit maximal du fluide caloporteur provenant du réseau de chaleur et crée un mode de fonctionnement de la vanne de régulation dans lequel le déplacement de la tige modifie progressivement le débit d'eau la traversant.
Pour limiter le débit maximal de fluide caloporteur, le régulateur est réglé pour maintenir une différence de pression égale aux pertes de charge de la vanne de régulation en position complètement ouverte lors du passage du débit maximal de fluide caloporteur.
Pour régler le point de fonctionnement de la pompe dans la sous-station de chauffage, un robinet d'équilibrage manuel est prévu, qui peut ne pas être installé si les pompes sont équipées d'un variateur de fréquence.
En plus des nouvelles constructions, ce schéma est également utilisé lors de la rénovation des sous-stations de chauffage avec remplacement des nœuds élévateurs.
Caractéristiques du schéma
En fonctionnement normal, la pression dans la conduite de retour du système de chauffage est égale à la pression dans la conduite de retour du réseau de chaleur à l'entrée, et la pression au point de mélange des flux est légèrement inférieure à celle dans la conduite de retour du réseau de chaleur.
Même en cas d'ouverture complète de la vanne de régulation dans la conduite d'alimentation, de l'eau refroidie provenant de la conduite de retour sera toujours mélangée au flux entrant dans le système de chauffage.
Schéma dépendant avec vanne à deux voies, pompes dans la conduite d'alimentation et régulateur de pression différentielle
Ce schéma est utilisé lorsque la pression statique ou de service dans la conduite de retour du réseau de chaleur est inférieure à la pression stat ique du système de chauffage + 0,5 bar.
Le régulateur de pression différentielle est installé pour protéger le système de chauffage contre une vidange partielle ou totale.
Schéma dépendant avec vanne à deux voies et pompes dans la conduite de retour
Schéma de connexion dépendant de la sous-station de chauffage avec régulation automatique en fonction des conditions météorologiques basée sur un contrôleur programmable avec une vanne à deux voies et des pompes de circulation-mélange dans la conduite de retour.
Ce schéma est appliqué si :
1 Le graphique de température calculé de la source de chaleur dépasse celui du système de chauffage.
2 La pression de service dans la conduite de retour du réseau de chaleur et la pression statique dans le réseau de chaleur dépassent la pression statique du système de chauffage, au moins de la valeur de la hauteur de la pompe + 0,5 bar.
3 La pression dans les conduites d'alimentation et de retour du réseau de chaleur, ainsi que la pression statique dans les réseaux de chaleur, ne dépasse pas la pression maximale admissible pour le système de chauffage, déterminée par la limite de résistance de l'élément le plus faible (radiateurs, tuyaux).
4 Dans la sous-station de chauffage, il est nécessaire d'implémenter une régulation automatique qualitative de la température du fluide caloporteur en fonction de la température extérieure et/ou selon un programme journalier ou hebdomadaire.
5 La température dans la conduite d'alimentation du système de chauffage en mode de fonctionnement peut dépasser la température admissible pour la pompe de circulation.
Caractéristiques du schéma
La pression dans la conduite de retour du système de chauffage sera toujours inférieure à la pression dans la conduite de retour du réseau de chaleur à l'entrée du bâtiment, à hauteur de la hauteur de la pompe au point de fonctionnement.
La pression dans la conduite d'alimentation du système de chauffage sera légèrement inférieure à celle dans la conduite de retour du réseau de chaleur.
Schéma dépendant avec vanne à trois voies et pompes de circulation
Schéma de connexion dépendant de la sous-station de chauffage à la source de chaleur avec une vanne de régulation à trois voies et des pompes de circulation-mélange dans la conduite d'alimentation du système de chauffage.
Ce schéma est appliqué dans la sous-station de chauffage individuelle dans les conditions suivantes :
1 Le graphique de température de service de la source de chaleur (chaufferie) dépasse ou correspond à celui du système de chauffage. La sous-station de chauffage connectée selon ce schéma peut fonctionner avec un mélange de retour à l'alimentation ou sans, c'est-à-dire envoyer tout le fluide caloporteur de la conduite d'alimentation du réseau de chaleur directement vers le système de chauffage.
Par exemple, le graphique de température calculé du système de chauffage est de 90/70°C, ce qui correspond à celui de la source, mais la source fonctionne en continu avec une température de sortie de 90°C, et il est nécessaire d'envoyer le fluide caloporteur à 90°C dans le système de chauffage uniquement à la température extérieure calculée (pour Kiev -22°C). Ainsi, dans la sous-station de chauffage, de l'eau refroidie provenant de la conduite de retour sera ajoutée à l'eau venant de la source jusqu'à ce que la température extérieure atteigne la valeur calculée.
2 La connexion de la sous-station de chauffage est réalisée à un collecteur non pressurisé, une bouteille de découplage hydraulique ou un réseau de chaleur avec une différence de pression entre la conduite d'alimentation et celle de retour ne dépassant pas 0,3 bar.
3 La pression dans la conduite de retour de la source de chaleur, en mode statique et dynamique, doit dépasser d'au moins 0,5 bar la hauteur entre le point de connexion de la sous-station de chauffage et le point le plus élevé du système de chauffage (statique du bâtiment).
4 La pression dans les conduites d'alimentation et de retour de la source de chaleur, ainsi que la pression statique dans les réseaux de chaleur, ne doivent pas dépasser la pression maximale admissible pour le système de chauffage du bâtiment connecté à cette sous-station.
5 Le schéma de connexion de la sous-station de chauffage doit garantir une régulation automatique qualitative du système de chauffage en fonction d'un graphique de température ou d'un programme horaire.
Description du fonctionnement du schéma avec vanne à trois voies
Le principe de fonctionnement de ce schéma est similaire à celui du premier schéma, à la différence que la vanne à trois voies peut bloquer complètement la prise d'eau dans la conduite de retour, dans laquelle tout le fluide caloporteur provenant de la source de chaleur sera envoyé directement dans le système de chauffage sans mélange.
En cas de fermeture complète de la conduite d'alimentation de la source de chaleur, comme dans le premier schéma, seul le fluide caloporteur provenant de la conduite de retour sera envoyé dans le système de chauffage.
Schéma dépendant avec vanne à trois voies, pompes de circulation et régulate ur de pression différentielle.
Ce schéma est utilisé lorsque la différence de pression au point de connexion de la sous-station au réseau de chaleur est supérieure à 0,3 bar. Le régulateur de pression différentielle est utilisé pour stabiliser la différence de pression excessive à l'entrée.
Schéma indépendant de sous-station de chauffage individuelle
Schéma indépendant de sous-station de chauffage avec vanne à deux voies, régulateur de pression différentielle, pompes de circulation, vase d'expansion fermé et ligne d'alimentation automatisée.
Le schéma indépendant de la sous-station de chauffage est appliqué lorsque :
1 La pression statique et/ou la pression dans les conduites d'alimentation et/ou de retour du réseau de chaleur dépassent la pression admissible dans le système de chauffage.
2 Le graphique de température de la source de chaleur dépasse celui du système de chauffage. Par exemple, le graphique de température de la source est de 110/70, et celui du système de chauffage est de 90/70.
3 Le bâtiment compte 12 étages ou plus (selon les normes de construction en vigueur DBN V. 2.5-67:2013).
4 La différence de pression à l'entrée du réseau de chaleur dépasse 0,4 bar (pour compenser la résistance hydraulique de l'échangeur de chaleur et des vannes de régulation).
5 Le schéma de connexion indépendant est obligatoire selon les conditions techniques de l'organisation de chauffage ou selon les spécifications techniques du client.
Principe de fonctionnement de la sous-station de chauffage connectée selon le schéma indépendant
Le fluide caloporteur chaud provenant de la source de chaleur passe à travers un échangeur de chaleur à plaques, où il transfère sa chaleur à l'eau circulant dans le système de chauffage.
L'utilisation d'un échangeur de chaleur à plaques permet de protéger le système de chauffage des changements de régime hydraulique de la source de chaleur ou du réseau de chaleur, en le rendant indépendant.
Contrairement aux schémas dépendants, où l'eau provenant de la conduite d'alimentation du réseau de chaleur entre directement dans le système de chauffage, dans le cas d'une connexion indépendante, l'eau du réseau externe n'entre dans le système qu'une fois lors du remplissage et en petites quantités pendant le réapprovisionnement pour compenser les pertes de fluide caloporteur. La connexion indépendante du système de chauffage réduit l'impact sur les tuyaux et les éléments du système de chauffage des dépôts non filtrés dans les filtres.
La sous-station de chauffage est contrôlée par un contrôleur électronique équipé d'un capteur de température ambiante et d'un capteur de température du fluide caloporteur entrant dans le système de chauffage. Le contrôleur est également connecté à un actionneur de vanne de régulation installé sur la conduite d'alimentation de la source de chaleur.
Le contrôleur est programmé pour vérifier périodiquement la relation entre la température de l'eau envoyée dans le système de chauffage et la température extérieure. Si le contrôleur détecte que le fluide caloporteur entrant dans le système de chauffage n'atteint pas la température nécessaire, il envoie un signal d'ouverture à la vanne de régulation sur la conduite d'alimentation du réseau de chaleur, et en cas de dépassement de la température définie, le contrôleur ferme la vanne jusqu'à sa fermeture complète.
La limitation du débit de fluide caloporteur est réalisée à l'aide d'un régulateur de pression différentielle, comme dans le premier schéma (voir ci-dessus).
La circulation du fluide caloporteur dans le système de chauffage est assurée par deux pompes silencieuses, dont l'une est de secours. L'ensemble des pompes de circulation est équipé d'un tableau d'automatisation avec une liste de fonctions décrites dans le premier schéma.
L'eau, lorsqu'elle est chauffée, se dilate, et lorsqu'elle est refroidie, elle se contracte. Comme l'eau est pratiquement incompressible, son chauffage dans un circuit fermé entraînera une augmentation rapide de la pression, ce qui pourrait endommager l'élément le plus faible du système de chauffage.
Pour éviter les dommages causés par l'expansion de l'eau dans un circuit fermé, un vase d'expansion est installé. Le vase d'expansion est divisé en deux parties par une membrane élastique qui se dilate pour recevoir l'augmentation de volume de l'eau chauffée et se contracte lorsque la température de l'eau diminue, restituant le volume d'eau au système.
Pour protéger le système de chauffage contre une augmentation de pression accidentelle, au moins deux soupapes de sécurité sont installées, dont l'une est de secours.
Le réapprovisionnement du système de chauffage est assuré par un régulateur de pression, qui fonctionne automatiquement dès que la pression dans le circuit de chauffage tombe en dessous du seuil réglé.
Schéma indépendant de sous-station de chauffage avec pompes de réapprovisionnement
Ce schéma est appliqué lorsque la pression dans la conduite d'alimentation en provenance de la source de chaleur est inférieure à la pression statique du système de chauffage. Ce schéma n'est pas obligatoire, mais il est recommandé lorsque la pression dans la conduite de retour du réseau de chaleur ou la pression statique de la source de chaleur est inférieure à la pression statique du système de chauffage.
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