Come funziona la sottostazione di riscaldamento centralizzato
Stazione di riscaldamento collegata secondo uno schema indipendente
Nella stazione di riscaldamento collegata secondo uno schema indipendente, il circuito idraulico del sistema di riscaldamento è separato dal circuito idraulico della fonte di calore da uno scambiatore di calore. Il fluido termovettore che circola nel sistema di riscaldamento entra in contatto con l'acqua calda proveniente dalla fonte di calore solo attraverso le superfici dello scambiatore, senza mescolarsi.
Il funzionamento della stazione di riscaldamento è controllato da un regolatore elettronico programmabile dotato di un sensore di temperatura esterna, un sensore di temperatura del fluido termovettore in ingresso nel sistema di riscaldamento e una valvola di regolazione con attuatore elettrico, in grado di chiudere parzialmente o completamente l'afflusso del fluido termovettore in ingresso dalla fonte di calore.
Nel regolatore viene inserita una tabella che descrive la relazione tra la temperatura dell'acqua in ingresso nel sistema di riscaldamento e la temperatura esterna, detta regime di temperatura. Il programma può essere configurato per ridurre la temperatura del fluido termovettore a un valore predeterminato in base al regime di temperatura, a seconda del giorno della settimana e dell'orario, una funzionalità comune negli edifici con orari fissi di funzionamento, come scuole, uffici e fabbriche.
Il regolatore misura periodicamente la temperatura esterna, determina la temperatura corrispondente del fluido termovettore all'ingresso del sistema di riscaldamento e la confronta con il valore reale di tale temperatura in base al segnale del sensore corrispondente. Se la temperatura dell'acqua in ingresso nel sistema di riscaldamento supera il valore impostato, il regolatore invia un segnale all'attuatore elettrico per chiudere la valvola di regolazione e interrompere l'afflusso di fluido termovettore allo scambiatore di calore. Se la temperatura è inferiore al valore impostato, viene inviato un segnale di apertura all'attuatore della valvola di regolazione.
Se il flusso del fluido termovettore è completamente chiuso, l'acqua prelevata dalla tubazione di ritorno del sistema di riscaldamento passa attraverso lo scambiatore senza riscaldarsi e ritorna nel sistema alla stessa temperatura. Più la valvola di regolazione è aperta, maggiore è il fluido termovettore che entra nello scambiatore e maggiore è il riscaldamento del fluido termovettore in ingresso nel sistema di riscaldamento.
La circolazione nel circuito del sistema di riscaldamento è garantita da due pompe di circolazione, una delle quali è di riserva.
All'ingresso della rete di riscaldamento, prima della valvola di regolazione, è installato un regolatore di differenza di pressione, che stabilizza la differenza di pressione all'ingresso e viene utilizzato per limitare il flusso del fluido termovettore.
L'aumento del volume d'acqua, che si verifica quando viene riscaldata nel circuito chiuso del sistema di riscaldamento, viene assorbito dai serbatoi di espansione, che durante il successivo raffreddamento restituiscono l'acqua accumulata al sistema.
Per proteggere il sistema di riscaldamento e le apparecchiature della stazione di riscaldamento da sovrapressioni, è prevista l'installazione di una valvola di sicurezza.
Il riempimento e l'integrazione del circuito chiuso del sistema di riscaldamento in caso di perdite vengono eseguiti tramite la linea di integrazione manualmente o automaticamente. Se la pressione all'ingresso dalla fonte di calore è sufficiente per riempire il sistema, sulla linea di integrazione viene utilizzata una valvola solenoide o un regolatore di riduzione della pressione, mentre in caso di pressione insufficiente all'ingresso viene utilizzato un blocco di pompe di integrazione.
Vantaggi dello schema di collegamento indipendente della stazione di riscaldamento:
1 Protegge il sistema di riscaldamento dall'elevata pressione all'ingresso delle reti di riscaldamento.
2 Permette di creare il regime idraulico desiderato nel circuito del sistema di riscaldamento.
3 Impedisce lo svuotamento del sistema di riscaldamento quando le tubazioni della fonte di calore vengono scaricate e in caso di bassa pressione all'ingresso.
4 Protegge gli elementi del sistema di riscaldamento dai depositi che arrivano con il flusso del fluido termovettore dalla fonte di calore.
Svantaggi dello schema di collegamento indipendente delle stazioni di riscaldamento:
1 La temperatura del fluido termovettore in ingresso nel sistema di riscaldamento sarà sempre almeno 10°C inferiore alla temperatura del fluido termovettore proveniente dalla rete di riscaldamento. Nell'apparecchio di scambio termico ad alta velocità, la temperatura dell'acqua riscaldata non può raggiungere la temperatura dell'acqua di riscaldamento.
2 Il costo di una stazione di riscaldamento con collegamento indipendente è superiore rispetto al costo di una stazione di riscaldamento della stessa potenza, ma con collegamento dipendente. La differenza è quasi il doppio.
3 La pressione nel sistema di riscaldamento varia con il riscaldamento e il raffreddamento del fluido termovettore. Alla temperatura minima (di progetto) dell'aria, la pressione nel sistema di riscaldamento raggiunge il valore massimo ammesso, mentre nei giorni caldi del periodo di riscaldamento la pressione minima corrisponde alla pressione statica del sistema di riscaldamento con una piccola pressione aggiuntiva.
4 L'avvio, la configurazione e la manutenzione sono più complicati rispetto alle stazioni di riscaldamento collegate secondo uno schema dipendente.
5 La circolazione dell'acqua nel sistema di riscaldamento si interrompe in caso di spegnimento delle pompe.
Tipi di schemi di collegamento indipendente delle stazioni di riscaldamento e in quali casi vengono utilizzati.
Funzionamento della stazione di riscaldamento collegata secondo uno schema dipendente
Il funzionamento della stazione di riscaldamento è controllato da un regolatore programmabile, a cui sono collegati l'attuatore elettrico della valvola, che regola l'estrazione del fluido termovettore dalla rete di riscaldamento, il sensore di temperatura esterna e il sensore di temperatura del fluido termovettore in ingresso nel sistema di riscaldamento.
Nel regolatore viene inserita la relazione tra la temperatura del fluido termovettore in ingresso nel sistema di riscaldamento e la temperatura esterna, il giorno della settimana e l'orario. Il regolatore misura periodicamente la temperatura esterna e confronta la temperatura reale misurata del fluido termovettore con il valore impostato per le condizioni attuali. Se la temperatura è inferiore al valore impostato, viene inviato un segnale di apertura alla valvola di regolazione, e se è superiore, viene inviato un segnale di chiusura.
Nella tubazione di mandata del sistema di riscaldamento entra una miscela di due flussi di fluido termovettore. Un flusso 'caldo' proviene dalla tubazione di mandata della rete di riscaldamento attraverso il regolatore, mentre l'altro flusso 'raffreddato' si mescola attraverso un ponte dalla tubazione di ritorno.
Indipendentemente dal fatto che la valvola di regolazione sia aperta o chiusa, nel sistema circola un flusso costante di fluido termovettore, e solo la proporzione dei flussi 'caldo' e 'freddo' in questo volume dipende dal grado di chiusura della valvola in ingresso. Cioè, se l'estrazione dalla rete di riscaldamento è completamente chiusa, nel sistema entrerà solo l'acqua prelevata dalla tubazione di ritorno attraverso il ponte.
La circolazione stabile nel sistema di riscaldamento e la miscelazione sono garantite da due pompe silenziose a rotore bagnato, una delle quali è sempre in funzione, mentre l'altra è di riserva in caso di guasto della pompa funzionante.
Vantaggi dello schema di collegamento dipendente della stazione di riscaldamento
1 Costo inferiore rispetto al collegamento indipendente.
2 Possibilità di controllo automatico programmato del funzionamento del sistema di riscaldamento.
3 La pressione nel sistema di riscaldamento è stabile e corrisponde alla pressione nella tubazione di ritorno della fonte di calore.
4 Avvio e configurazione semplici.
5 Possibilità di fornire al sistema un fluido termovettore alla stessa temperatura del fluido termovettore nella tubazione di mandata della rete di riscaldamento (solo in caso di utilizzo di una valvola a tre vie).
Svantaggi dello schema di collegamento dipendente della stazione di riscaldamento
1 Il sistema di riscaldamento si svuoterà in caso di scarico dell'acqua dalla rete di riscaldamento.
2 La circolazione dell'acqua nel sistema di riscaldamento si interromperà in caso di spegnimento delle pompe.
Tipi di schemi di collegamento dipendente delle stazioni di riscaldamento e in quali casi vengono utilizzati.
Come funziona la stazione di riscaldamento con nodo di miscelazione a elevatore
I nodi di miscelazione a elevatore sono installati nelle stazioni di riscaldamento degli edifici collegati alla rete di riscaldamento che funziona in un regime di regolazione qualitativa con acqua surriscaldata.
La regolazione qualitativa prevede la variazione della temperatura dell'acqua fornita al sistema di riscaldamento in funzione della temperatura esterna, con un flusso costante di fluido termovettore che circola nel sistema.
L'acqua si considera surriscaldata quando proviene dalla rete di riscaldamento con una temperatura superiore a quella necessaria per l'alimentazione del sistema di riscaldamento.
Ad esempio, la rete di riscaldamento può funzionare con un grafico di 150/70, 130/70 o 110/70, mentre il sistema di riscaldamento è progettato per un grafico di 95/70. Il grafico di temperatura 150/70 stabilisce che alla temperatura esterna di progetto (per Kiev è -22°C), la temperatura di ingresso delle reti di riscaldamento nell'edificio deve essere di 150°C, mentre la temperatura di uscita deve essere di 70°C. Allo stesso tempo, nel sistema di riscaldamento progettato per il regime 95/70, questa acqua deve entrare a una temperatura di 95°C.
La stazione di riscaldamento con nodo di miscelazione a elevatore miscela il flusso d'acqua proveniente dalla tubazione di mandata della rete di riscaldamento a una temperatura di 150°C con il flusso d'acqua che esce dal sistema di riscaldamento a una temperatura di 70°C. A seguito della miscelazione, si ottiene un flusso di 95°C all'uscita dell'elevatore, che viene inviato al sistema di riscaldamento.
Come avviene la miscelazione
Nella camera di miscelazione del nodo di elevazione è presente un 'ugello/cono', che accelera il flusso d'acqua surriscaldata. Aumentando la velocità del flusso, la pressione in esso diminuisce (questa proprietà è descritta nella legge di Bernoulli) fino a diventare leggermente inferiore alla pressione nel tubo di ritorno. La differenza di pressione tra la camera di miscelazione e il tubo di ritorno provoca il passaggio del fluido termovettore attraverso il ponte dal ritorno alla mandata.
Nella camera di miscelazione si forma una combinazione di due flussi con la temperatura desiderata, ma con una pressione inferiore a quella del tubo di ritorno. La miscela entra nel diffusore dell'elevatore, dove la velocità del flusso diminuisce e la pressione aumenta al di sopra della pressione nel tubo di ritorno. L'aumento della pressione non supera i 0,15 bar, il che limita l'uso dei nodi di elevazione nei sistemi di riscaldamento con alta resistenza idraulica.
Vantaggi delle stazioni di riscaldamento con nodo di elevazione
1 Economico e semplice.
2 Non richiede manutenzione.
3 Indipendente dalla rete elettrica.
Svantaggi dei nodi di miscelazione a elevatore
1 Incompatibile con i regolatori automatici, quindi la loro installazione congiunta è vietata dalle normative.
2 Crea una differenza di pressione all'ingresso del sistema di riscaldamento non superiore a 0,15 bar, il che esclude l'installazione di stazioni di riscaldamento con nodo di elevazione negli edifici i cui sistemi di riscaldamento sono dotati di valvole termostatiche per radiatori.
3 Il nodo di elevazione ha un coefficiente di miscelazione fisso, il che impedisce di fornire al sistema di riscaldamento un fluido termovettore alla temperatura richiesta in caso di insufficienza termica nella rete di riscaldamento.
4 Troppa sensibilità alla differenza di pressione all'ingresso della rete di riscaldamento. Una diminuzione della differenza di pressione rispetto al valore di progetto riduce la portata d'acqua che circola nel sistema di riscaldamento, il che provoca a sua volta uno squilibrio nel sistema e l'arresto delle sue diramazioni più lontane.
5 Per il funzionamento dell'elevatore, la differenza di pressione tra la mandata e il ritorno deve essere superiore a 1,5 bar.
Dove sono installate le stazioni di riscaldamento con nodo di elevazione?
Praticamente tutti i sistemi di riscaldamento messi in funzione prima dell'anno 2000 sono dotati di stazioni di riscaldamento con nodo di elevazione.
Dove possono essere utilizzati gli ITP con elevatore?
Oggi, per tutti gli edifici residenziali e amministrativi progettati e ristrutturati, è obbligatorio l'uso della regolazione automatica nella stazione di riscaldamento. L'uso di nodi di elevazione insieme ai regolatori automatici è vietato dalle normative.
I nodi di elevazione possono essere installati solo in strutture dove non è necessario un controllo automatico del sistema di riscaldamento, dove la differenza di pressione tra la mandata e il ritorno all'ingresso è stabile e superiore a 1,5 bar, dove il sistema di riscaldamento funziona con una differenza di pressione di 0,15 bar tra la mandata e il ritorno e dove il sistema di riscaldamento funziona con un flusso costante di fluido termovettore e non è dotato di regolatori automatici.
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