Schemi della sottostazione di riscaldamento per il sistema di riscaldamento
Schema dipendente con valvola a due vie e pompe nel tubo di mandata
Schema dipendente per il collegamento dell'unità di riscaldamento alla rete di riscaldamento con valvola a due vie del regolatore del flusso termico e pompe di circolazione e miscelazione nel tubo di mandata del sistema di riscaldamento.
Lo schema viene utilizzato se:
1 Il grafico della temperatura calcolato della fonte di calore supera il grafico della temperatura calcolato del sistema di riscaldamento (ad esempio, alla rete di riscaldamento l'ingresso è 120/70, mentre il sistema di riscaldamento deve mantenere 95/70).
2 La pressione di esercizio nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento e la pressione statica nella rete di riscaldamento superano la pressione statica del sistema di riscaldamento, almeno di 0.5 bar. La pressione statica del sistema di riscaldamento corrisponde all'altezza della colonna d'acqua in metri dal punto di installazione dell'unità di riscaldamento fino al punto più alto del sistema di riscaldamento. Convertitore di unità di pressione. consente di convertire i dati forniti dall'ente di fornitura di calore in altre unità di misura (bar, MPa o kgf/m²).
3 La pressione nel tubo di mandata e nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento, nonché la pressione statica nella rete di riscaldamento, non superano la pressione massima consentita per il sistema di riscaldamento, che è determinata dal limite di resistenza dell'elemento più debole (radiatori, tubi).
4 L'unità di riscaldamento deve implementare il controllo automatico della temperatura del fluido termovettore in funzione della temperatura dell'aria esterna e/o del programma giornaliero o settimanale del sistema.
Descrizione dello schema dell'unità di riscaldamento e principio di funzionamento:
Il funzionamento dell'unità di riscaldamento è gestito da un controllore programmabile, a cui sono collegati: un sensore di temperatura dell'aria esterna, un sensore di temperatura del fluido termovettore che entra nel sistema di riscaldamento e una valvola regolatrice a due vie (RV) con azionamento elettrico.
Nel controllore viene inserito il grafico della temperatura del sistema di riscaldamento, che mostra la dipendenza della temperatura dell'acqua che entra nel sistema di riscaldamento dalla temperatura dell'aria esterna, dal giorno della settimana e dall'ora del giorno. Il controllore misura la temperatura dell'aria esterna, determina la temperatura dell'acqua richiesta all'ingresso del sistema di riscaldamento e la confronta con la temperatura rilevata dal sensore t11. In caso di deviazione, invia un segnale di chiusura o apertura alla valvola regolatrice nel tubo di mandata della rete di riscaldamento.
La valvola regolatrice può aprire completamente l'afflusso del fluido termovettore o chiudere completamente il tubo di mandata. L'aggiunta di acqua dal tubo di ritorno non si interrompe nemmeno quando la valvola è completamente aperta, poiché l'acqua proveniente dalla rete di riscaldamento è 'surriscaldata', ovvero ha una temperatura superiore a quella necessaria per il sistema di riscaldamento. In modalità di chiusura completa del tubo di mandata, tutto il fluido termovettore che entra nel sistema di riscaldamento verrà prelevato attraverso il bypass dal tubo di ritorno.
Indipendentemente dal grado di chiusura della valvola regolatrice, il volume d'acqua che entra nel sistema di riscaldamento rimane stabile ed è determinato dalla caratteristica della pompa di circolazione, cambiando solo le proporzioni dei due flussi d'acqua nella miscela: il flusso prelevato dal tubo di ritorno e quello proveniente dal tubo di mandata.
In caso di guasto della pompa di lavoro, la circolazione dell'acqua nel sistema si interromperà, motivo per cui lo schema prevede due pompe: una di lavoro e una di riserva (H1 e H2).
Le pompe sono collegate alla rete elettrica tramite un quadro di controllo, che include i seguenti livelli di protezione:
- Protezione contro il funzionamento a secco
- Protezione contro lo squilibrio delle tensioni di fase
- Protezione contro la perdita di fase e i cortocircuiti
- Protezione termica contro i sovraccarichi di corrente
- Accensione automatica della pompa di riserva in caso di guasto della pompa di lavoro
All'ingresso della rete di riscaldamento è installato un regolatore di differenza di pressione, che stabilizza la differenza di pressione, limita il flusso massimo del fluido termovettore dalla rete di riscaldamento e crea un regime di funzionamento della valvola regolatrice in cui il movimento dell'asta modifica gradualmente il flusso d'acqua che la attraversa.
Per limitare il flusso massimo del fluido termovettore, il regolatore è impostato per una differenza di pressione pari alla perdita di pressione attraverso la valvola regolatrice quando completamente aperta e al massimo flusso del fluido termovettore.
Per regolare il punto di lavoro della pompa, nell'unità di riscaldamento è prevista una valvola di bilanciamento manuale, che può essere omessa se le pompe sono dotate di un regolatore di frequenza.
Oltre alle nuove costruzioni, questo schema viene utilizzato per la ristrutturazione di unità di riscaldamento con sostituzione dei nodi elevatori.
Caratteristiche dello schema
In modalità operativa, la pressione nel tubo di ritorno del sistema di riscaldamento è uguale alla pressione nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento all'ingresso, e la pressione nel punto di miscelazione dei flussi è leggermente inferiore alla pressione nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento.
Anche quando la valvola regolatrice è completamente aperta nel tubo di mandata, verrà miscelata acqua raffreddata dal tubo di ritorno nel flusso che entra nel sistema di riscaldamento.
Schema dipendente con valvola a due vie, pompe nel tubo di mandata e regolatore di pressione differenziale
Utilizzato quando la pressione statica o di esercizio nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento è inferiore alla pressione statica del sistema di riscaldamento + 0.5 bar.
Il regolatore di pressione differenziale è installato per proteggere il sistema di riscaldamento dallo svuotamento parziale o totale.
Schema dipendente con valvola a due vie e pompe nel tubo di ritorno
Schema dipendente di collegamento di un impianto termico individuale con controllo climatico automatico basato su un controllore programmabile con valvola a due vie e pompe di circolazione e miscelazione nel tubo di ritorno.
Lo schema viene utilizzato se:
1 Il grafico della temperatura calcolato della fonte di calore supera il grafico della temperatura calcolato del sistema di riscaldamento.
2 La pressione di esercizio nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento e la pressione statica nella rete di riscaldamento superano la pressione statica del sistema di riscaldamento, almeno del valore corrispondente alla prevalenza massima della pompa + 0.5 bar.
3 La pressione nel tubo di mandata e di ritorno della rete di riscaldamento, così come la pressione statica nella rete di riscaldamento, non superano la pressione massima consentita per il sistema di riscaldamento, determinata dal limite di resistenza dell'elemento più debole (radiatori, tubi).
4 L'unità di riscaldamento deve implementare il controllo automatico della temperatura del fluido termovettore in funzione della temperatura dell'aria esterna e/o del programma giornaliero o settimanale del sistema.
5 La temperatura nel tubo di mandata del sistema di riscaldamento in modalità operativa può superare la temperatura consentita per la pompa di circolazione.
Caratteristiche dello schema
La pressione nel tubo di ritorno del sistema di riscaldamento sarà sempre inferiore alla pressione nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento all'ingresso dell'edificio di un valore corrispondente alla prevalenza della pompa nel punto di lavoro.
La pressione nel tubo di mandata del sistema di riscaldamento sarà leggermente inferiore alla pressione nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento.
Schema dipendente con valvola a tre vie e pompe di circolazione
Schema dipendente per il collegamento dell'unità di riscaldamento alla fonte di calore con valvola a tre vie del regolatore del flusso termico e pompe di circolazione e miscelazione nel tubo di mandata del sistema di riscaldamento.
Questo schema in un'unità di riscaldamento individuale viene utilizzato nelle seguenti condizioni:
1 Il grafico della temperatura operativa della fonte di calore (caldaia) supera o è uguale al grafico della temperatura del sistema di riscaldamento. L'unità di riscaldamento collegata con questo schema può funzionare sia con la miscelazione di flusso dal tubo di ritorno sia senza di esso, inviando tutto il fluido termovettore dal tubo di mandata della rete di riscaldamento direttamente al sistema di riscaldamento.
Ad esempio, il grafico della temperatura calcolato del sistema di riscaldamento è 90/70°C, uguale a quello della fonte, ma la fonte, indipendentemente dai fattori esterni, funziona sempre con una temperatura di uscita di 90°C, mentre il fluido termovettore con una temperatura di 90°C deve essere inviato al sistema di riscaldamento solo quando la temperatura esterna calcolata è raggiunta (per Kiev -22°C). Pertanto, nell'unità di riscaldamento verrà aggiunto fluido termovettore raffreddato dal tubo di ritorno fino a quando la temperatura esterna non scenderà al valore calcolato.
2 Il collegamento dell'unità di riscaldamento è stato effettuato a un collettore senza pressione, a una 'freccia idraulica' o a una rete di riscaldamento con una differenza di pressione tra i tubi di mandata e di ritorno non superiore a 0.3 bar.
3 La pressione nel tubo di ritorno della fonte di calore in modalità statica e dinamica deve superare di almeno 0.5 bar l'altezza dal punto di collegamento dell'unità di riscaldamento al punto più alto del sistema di riscaldamento (statica dell'edificio).
4 La pressione nel tubo di mandata e di ritorno della fonte di calore, così come la pressione statica nella rete di riscaldamento, non devono superare la pressione massima consentita per il sistema di riscaldamento dell'edificio collegato all'unità di riscaldamento individuale.
5 Lo schema di collegamento dell'unità di riscaldamento deve garantire il controllo automatico della qualità del sistema di riscaldamento in base al grafico della temperatura o del tempo.
Descrizione del funzionamento dell'unità di riscaldamento con valvola a tre vie
Il principio di funzionamento di questo schema è simile al funzionamento del primo schema, ad eccezione del fatto che la valvola a tre vie può chiudere completamente il flusso dal tubo di ritorno, nel qual caso tutto il fluido termovettore proveniente dalla fonte di calore verrà inviato al sistema di riscaldamento senza miscelazione.
In caso di chiusura completa del tubo di mandata della fonte di calore, come nel primo schema, solo il fluido termovettore prelevato dal tubo di ritorno verrà inviato al sistema di riscaldamento.
Schema dipendente con valvola a tre vie, pompe di circolazione e regolatore di pressione differenziale.
Utilizzato quando la differenza di pressione nel punto di collegamento dell'unità di riscaldamento individuale alla rete di riscaldamento è superiore a 0.3 bar. In questo caso, il regolatore di pressione differenziale viene selezionato per limitare e stabilizzare l'eccessiva differenza di pressione all'ingresso.
Schema indipendente dell'unità di riscaldamento individuale
Schema indipendente per il collegamento dell'unità di riscaldamento con valvola a due vie, regolatore di pressione differenziale, pompe di circolazione, vaso di espansione chiuso e linea di riempimento e alimentazione automatizzata.
Lo schema indipendente di collegamento dell'unità di riscaldamento individuale viene utilizzato nei seguenti casi:
1 La pressione statica e/o la pressione nel tubo di mandata e/o di ritorno della rete di riscaldamento superano la pressione consentita nel sistema di riscaldamento.
2 Il grafico della temperatura della fonte di calore supera il grafico della temperatura del sistema di riscaldamento. Ad esempio, il grafico della temperatura della fonte di calore è 110/70, mentre nel sistema di riscaldamento è 90/70.
3 L'edificio ha 12 o più piani (secondo la normativa D.B.N. V.2.5-67:2013).
4 La differenza di pressione all'ingresso della rete di riscaldamento supera 0.4 bar (per superare la resistenza idraulica dello scambiatore di calore e della valvola di regolazione).
5 Lo schema indipendente di collegamento è obbligatorio in base alle condizioni tecniche dell'ente di fornitura di calore o alle specifiche del cliente.
Principio di funzionamento dell'unità di riscaldamento collegata con schema indipendente
Il fluido termovettore caldo proveniente dalla fonte di calore entra nello scambiatore di calore a piastre, dove, raffreddandosi, riscalda l'acqua che circola nel sistema di riscaldamento.
L'utilizzo di uno scambiatore di calore a piastre consente di proteggere il sistema di riscaldamento dalle variazioni del regime idraulico della fonte di calore o della rete di riscaldamento, rendendolo quindi indipendente.
A differenza degli schemi dipendenti, dove l'acqua prelevata dal tubo di mandata della rete di riscaldamento entra direttamente nel sistema di riscaldamento, nel collegamento indipendente dell'unità di riscaldamento, l'acqua proveniente dalle reti esterne entra nel sistema una sola volta durante il riempimento e in quantità limitate durante il reintegro per compensare le perdite di fluido termovettore nel sistema. Il collegamento indipendente del sistema di riscaldamento riduce l'impatto su tubi e componenti del sistema di riscaldamento non filtrati dai filtri.
L'unità di riscaldamento è controllata da un regolatore elettronico, dotato di un sensore di temperatura dell'aria esterna e di un sensore di temperatura del fluido termovettore che entra nel sistema di riscaldamento. Il regolatore è anche collegato a un attuatore elettrico per la valvola regolatrice, installata nel tubo di mandata della fonte di calore.
Al regolatore è assegnata una dipendenza della temperatura dell'acqua che entra nel sistema di riscaldamento in base alla temperatura dell'aria esterna, e tale dipendenza viene verificata periodicamente. Se il regolatore rileva che il fluido termovettore entra nel sistema di riscaldamento a una temperatura insufficiente, invia un segnale di apertura alla valvola regolatrice sul tubo di mandata della rete di riscaldamento, mentre, se la temperatura supera quella impostata, il regolatore chiude la valvola fino alla chiusura completa dell'afflusso.
La limitazione del flusso del fluido termovettore è realizzata tramite un regolatore di pressione differenziale, come nel primo schema (vedi sopra).
La circolazione del fluido termovettore nel sistema di riscaldamento è garantita da due pompe silenziose, una delle quali è di riserva. La coppia di pompe di circolazione è dotata di un quadro di automazione con l'elenco delle funzioni descritte nella descrizione del primo schema.
Quando l'acqua si riscalda, aumenta di volume, mentre quando si raffredda, il volume si riduce. Poiché l'acqua è praticamente incomprimibile, il suo riscaldamento in un circuito chiuso del sistema di riscaldamento provocherebbe un rapido aumento della pressione, con conseguente rottura dell'elemento più debole del sistema di riscaldamento.
Per evitare gli effetti distruttivi dell'acqua riscaldata in un circuito chiuso del sistema di riscaldamento, viene installato un vaso di espansione (VE), progettato per ricevere l'aumento del volume del fluido riscaldato. Il vaso di espansione è diviso in due parti da una membrana elastica, che può espandersi per ricevere l'aumento del volume del fluido riscaldato e comprimersi durante il raffreddamento dell'acqua nel sistema di riscaldamento, restituendo il volume precedentemente immesso nel sistema.
Per proteggere il sistema di riscaldamento dall'aumento di pressione in caso di emergenza, vengono installate valvole di sicurezza (VS) in numero non inferiore a due, di cui una di riserva.
Il reintegro del sistema di riscaldamento viene effettuato tramite un regolatore di pressione (RP) in modalità automatica, non appena la pressione nel circuito di riscaldamento scende al di sotto della pressione impostata sul regolatore.
Schema indipendente con gruppo di pompe di riempimento
Questo schema viene utilizzato quando la pressione nel tubo di alimentazione all'ingresso dalla fonte di calore è inferiore alla pressione statica del sistema di riscaldamento. Lo schema non è obbligatorio, ma è consigliato se la pressione nel tubo di ritorno della rete di riscaldamento o la pressione statica della fonte di calore è inferiore alla pressione statica del sistema di riscaldamento.
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