Jak działa węzeł cieplny
Węzeł cieplny podłączony według schematu niezależnego
W węźle cieplnym podłączonym według schematu niezależnego, obieg hydrauliczny systemu grzewczego jest oddzielony od obiegu hydraulicznego źródła ciepła za pomocą wymiennika ciepła. Nośnik ciepła, który krąży w systemie grzewczym, styka się z wodą pochodzącą ze źródła ciepła jedynie przez powierzchnie wymiennika, nie mieszając się z nią.
Pracą węzła cieplnego steruje elektroniczny programowalny regulator wyposażony w czujnik temperatury zewnętrznej, czujnik temperatury nośnika ciepła wchodzącego do systemu grzewczego oraz zawór regulacyjny z napędem elektrycznym, który może częściowo lub całkowicie zamknąć dopływ nośnika ciepła na wejściu ze źródła ciepła.
Do regulatora wprowadzana jest tabela zależności temperatury wody wchodzącej do systemu grzewczego od temperatury zewnętrznej, która nazywana jest harmonogramem temperatur. Program można ustawić tak, aby obniżał temperaturę nośnika ciepła do określonej wartości zgodnie z harmonogramem temperatur, w zależności od dnia tygodnia i pory dnia, co często jest wykorzystywane w budynkach o stałych harmonogramach pracy, takich jak szkoły, biura czy hale produkcyjne.
Regulator okresowo mierzy temperaturę zewnętrzną, określa odpowiednią temperaturę nośnika ciepła na wejściu do systemu grzewczego i porównuje ją z rzeczywistą wartością tej temperatury na podstawie sygnału z odpowiedniego czujnika. Jeśli temperatura wody wchodzącej do systemu grzewczego przekracza ustaloną wartość, regulator wysyła sygnał do napędu elektrycznego w celu zamknięcia zaworu regulacyjnego i odcięcia dopływu nośnika ciepła do wymiennika ciepła. Jeśli temperatura jest niższa od ustalonej wartości, napęd zaworu regulacyjnego otrzymuje sygnał do otwarcia.
Jeśli przepływ nośnika ciepła zostanie całkowicie zamknięty, woda pobrana z rurociągu powrotnego systemu grzewczego przepływa przez wymiennik bez podgrzewania i z tą samą temperaturą wraca do systemu. Im bardziej zawór regulacyjny jest otwarty, tym więcej nośnika ciepła dostaje się do wymiennika, a tym bardziej nagrzewa się nośnik ciepła wchodzący do systemu grzewczego.
Cyrkulację w obiegu systemu grzewczego zapewniają dwie pompy obiegowe, z których jedna jest rezerwowa.
Na wejściu sieci cieplnej, przed zaworem regulacyjnym, zamontowany jest regulator różnicy ciśnień, który stabilizuje różnicę ciśnień na wejściu i jest używany do ograniczania przepływu nośnika ciepła.
Zwiększenie objętości wody, które występuje podczas jej podgrzewania w zamkniętym obiegu systemu grzewczego, jest pochłaniane przez zbiorniki wyrównawcze, które przy następnym ochłodzeniu zwrócą zgromadzoną wodę z powrotem do systemu.
Aby chronić system grzewczy i urządzenia węzła cieplnego przed przekroczeniem dopuszczalnych wartości ciśnienia, przewidziano instalację zaworu bezpieczeństwa.
Napełnianie i uzupełnianie zamkniętego obiegu systemu grzewczego w przypadku wycieku odbywa się przez linię uzupełniającą ręcznie lub w trybie automatycznym. Jeśli ciśnienie na wejściu ze źródła ciepła jest wystarczające do napełnienia systemu, w linii uzupełniającej używa się zaworu elektromagnetycznego lub reduktora ciśnienia, a w przypadku niewystarczającego ciśnienia na wejściu stosuje się zestaw pomp uzupełniających.
Zalety niezależnego podłączenia węzła cieplnego:
1 Chroni system grzewczy przed wysokim ciśnieniem na wejściu sieci cieplnej.
2 Pozwala stworzyć pożądany reżim hydrauliczny w obiegu systemu grzewczego.
3 Zapobiega opróżnieniu systemu grzewczego podczas opróżniania rurociągów źródła ciepła i przy niskim ciśnieniu na wejściu.
4 Zapewnia ochronę elementów systemu grzewczego przed osadami napływającymi z przepływem nośnika ciepła ze źródła ciepła.
Wady niezależnego podłączenia węzłów cieplnych:
1 Temperatura nośnika ciepła wchodzącego do systemu grzewczego będzie zawsze o co najmniej 10°C niższa niż temperatura nośnika ciepła pochodzącego z sieci cieplnej. W szybkobieżnym wymienniku ciepła temperatura ogrzewanej wody nie może osiągnąć temperatury wody grzewczej.
2 Koszt węzła cieplnego z niezależnym podłączeniem jest wyższy w porównaniu z kosztem węzła cieplnego o tej samej mocy, ale z podłączeniem zależnym. Różnica wynosi prawie dwukrotnie więcej.
3 Ciśnienie w systemie grzewczym zmienia się wraz z podgrzewaniem i chłodzeniem nośnika ciepła. Przy minimalnej (obliczeniowej) temperaturze powietrza ciśnienie w systemie grzewczym osiąga dopuszczalne maksymalne wartości, podczas gdy w ciepłe dni okresu grzewczego odpowiada minimalnemu ciśnieniu równemu ciśnieniu statycznemu systemu grzewczego z niewielkim nadciśnieniem.
4 Rozruch, konfiguracja i konserwacja są bardziej skomplikowane w porównaniu z węzłami cieplnymi podłączonymi według schematu zależnego.
5 Cyrkulacja wody w systemie grzewczym zostanie zatrzymana w przypadku wyłączenia pomp.
Rodzaje niezależnych schematów podłączenia węzłów cieplnych i w jakich przypadkach są stosowane.
Praca węzła cieplnego podłączonego według schematu zależnego
Pracą węzła cieplnego steruje programowalny regulator, do którego podłączone są elektryczny napęd zaworu, który steruje poborem nośnika ciepła z sieci cieplnej, czujnik temperatury zewnętrznej oraz czujnik temperatury nośnika ciepła wchodzącego do systemu grzewczego.
Do regulatora wprowadzana jest zależność temperatury nośnika ciepła na wejściu do systemu grzewczego od temperatury zewnętrznej, dnia tygodnia i pory dnia. Regulator okresowo mierzy temperaturę zewnętrzną i porównuje rzeczywistą zmierzoną temperaturę nośnika ciepła z ustaloną wartością dla bieżących warunków. Jeśli temperatura jest niższa od ustalonej wartości, do zaworu regulacyjnego wysyłany jest sygnał do otwarcia, a jeśli jest wyższa - do zamknięcia.
Do rurociągu zasilającego systemu grzewczego wchodzi mieszanka dwóch strumieni nośnika ciepła. Jeden strumień „gorący” pochodzi z rurociągu zasilającego sieci cieplnej, przechodząc przez regulator, natomiast drugi strumień „schłodzony” miesza się przez mostek z rurociągu powrotnego.
Niezależnie od tego, czy zawór regulacyjny jest otwarty, czy zamknięty, w systemie krąży stały przepływ nośnika ciepła, a od stopnia zamknięcia zaworu na wejściu zależy jedynie proporcja strumieni „gorącego” i „schłodzonego” w tej objętości. Oznacza to, że jeśli pobór z sieci cieplnej jest całkowicie zamknięty, do systemu będzie wpływać tylko woda pobrana z rurociągu powrotnego przez mostek.
Stabilną cyrkulację w systemie grzewczym i mieszanie zapewniają dwie ciche pompy z mokrym wirnikiem, z których jedna jest zawsze włączona, a druga jest rezerwowa na wypadek awarii działającej pompy.
Zalety zależnego podłączenia węzła cieplnego
1 Niższy koszt w porównaniu z podłączeniem niezależnym.
2 Możliwość automatycznego programowego sterowania pracą systemu grzewczego.
3 Ciśnienie w systemie grzewczym jest stabilne i równe ciśnieniu w rurociągu powrotnym źródła ciepła.
4 Łatwy rozruch i konfiguracja.
5 Możliwość dostarczenia do systemu nośnika ciepła o takiej samej temperaturze jak nośnik ciepła w rurociągu zasilającym sieci cieplnej (tylko w przypadku zastosowania zaworu trójdrożnego).
Wady zależnego podłączenia węzła cieplnego
1 System grzewczy zostanie opróżniony w przypadku spuszczenia wody z sieci cieplnej.
2 Cyrkulacja wody w systemie grzewczym zostanie zatrzymana w przypadku wyłączenia pomp.
Rodzaje zależnych schematów podłączenia węzłów cieplnych i w jakich przypadkach są stosowane.
Jak działa węzeł cieplny z węzłem mieszającym podnośnika
Węzły mieszające podnośnika są instalowane w węzłach cieplnych budynków podłączonych do sieci cieplnej, która pracuje w trybie regulacji jakościowej z przegrzaną wodą.
Regulacja jakościowa zakłada zmianę temperatury wody dostarczanej do systemu grzewczego w zależności od temperatury zewnętrznej przy stałym przepływie nośnika ciepła, który krąży w systemie.
Woda jest uznawana za przegrzaną, jeśli pochodzi z sieci cieplnej o temperaturze wyższej niż wymagana do zasilania systemu grzewczego.
Na przykład sieć cieplna może pracować według wykresu 150/70, 130/70 lub 110/70, podczas gdy system grzewczy jest zaprojektowany na wykres 95/70. Wykres temperatury 150/70 przewiduje, że przy obliczeniowej temperaturze zewnętrznej (dla Kijowa wynosi -22°C) temperatura na wejściu sieci cieplnej do budynku powinna wynosić 150°C, a temperatura wyjściowa 70°C. Jednocześnie w systemie grzewczym zaprojektowanym na tryb 95/70 ta woda powinna wejść z temperaturą 95°C.
Węzeł cieplny z węzłem mieszającym podnośnika miesza strumień wody z rurociągu zasilającego sieci cieplnej o temperaturze 150°C ze strumieniem wody wychodzącej z systemu grzewczego o temperaturze 70°C. W wyniku mieszania na wyjściu z podnośnika powstaje strumień o temperaturze 95°C, który jest dostarczany do systemu grzewczego.
Jak odbywa się mieszanie
W komorze mieszania węzła podnośnika znajduje się 'dysza/stozek', który przyspiesza przepływ przegrzanej wody. Zwiększając prędkość przepływu, ciśnienie w nim maleje (ta właściwość jest opisana w prawie Bernoulliego) do tego stopnia, że staje się nieco niższe niż ciśnienie w rurociągu powrotnym. Różnica ciśnień między komorą mieszania a rurociągiem powrotnym powoduje przepływ nośnika ciepła przez mostek z powrotu do zasilania.
W komorze mieszania powstaje mieszanina dwóch strumieni o pożądanej temperaturze, ale ciśnieniu niższym niż ciśnienie w rurociągu powrotnym. Mieszanina wchodzi do dyfuzora podnośnika, gdzie prędkość przepływu maleje, a ciśnienie wzrasta powyżej ciśnienia w rurociągu powrotnym. Wzrost ciśnienia nie przekracza 0,15 bara, co ogranicza użycie węzłów podnośnika w systemach grzewczych o wysokiej oporności hydraulicznej.
Zalety węzłów cieplnych z węzłami podnośnika
1 Tanie i proste.
2 Nie wymaga konserwacji.
3 Niezależne od sieci elektrycznej.
Wady węzłów mieszających podnośnika
1 Niekompatybilne z regulatorami automatycznymi, dlatego ich wspólna instalacja jest zabroniona przepisami.
2 Powoduje różnicę ciśnień na wejściu do systemu grzewczego nieprzekraczającą 0,15 bara, co wyklucza instalację węzłów cieplnych z węzłami podnośnika w budynkach, których systemy grzewcze są wyposażone w termostatyczne zawory grzejnikowe.
3 Węzeł podnośnika ma stały współczynnik mieszania, co uniemożliwia dostarczenie do systemu grzewczego nośnika ciepła o wymaganej temperaturze w przypadku niedogrzania w sieci cieplnej.
4 Zbyt duża wrażliwość na różnicę ciśnień na wejściu do sieci cieplnej. Zmniejszenie różnicy ciśnień w porównaniu z wartością obliczeniową powoduje zmniejszenie przepływu wody krążącej w systemie grzewczym, co z kolei prowadzi do rozregulowania systemu i zatrzymania jego odległych gałęzi.
5 Do pracy podnośnika różnica ciśnień między zasilaniem a powrotem musi przekraczać 1,5 bara.
Gdzie są instalowane węzły cieplne z węzłami podnośnika?
Praktycznie wszystkie systemy grzewcze oddane do użytku przed rokiem 2000 są wyposażone w węzły cieplne z węzłami podnośnika.
Gdzie można stosować ITP z podnośnikiem?
Obecnie we wszystkich projektowanych i modernizowanych budynkach mieszkalnych i administracyjnych obowiązkowe jest stosowanie automatycznej regulacji w węźle cieplnym. Stosowanie węzłów podnośnika wraz z regulatorami automatycznymi jest zabronione przepisami.
Węzły podnośnika mogą być instalowane jedynie w obiektach, w których nie jest wymagane automatyczne sterowanie systemem grzewczym, gdzie różnica ciśnień między zasilaniem a powrotem na wejściu jest stabilna i przekracza 1,5 bara, gdzie system grzewczy pracuje przy różnicy ciśnień 0,15 bara między zasilaniem a powrotem, a system grzewczy pracuje z stałym przepływem nośnika ciepła i nie jest wyposażony w regulatory automatyczne.
pytanie : komentarz : opinia
241
Katalog OTOS
