Como funciona a subestação de aquecimento distrital
Estação de aquecimento conectada por um esquema independente
Na estação de aquecimento conectada por um esquema independente, o circuito hidráulico do sistema de aquecimento é separado do circuito hidráulico da fonte de calor por um trocador de calor. O fluido térmico que circula no sistema de aquecimento entra em contato com a água quente proveniente da fonte de calor apenas através das superfícies do trocador, sem se misturar.
O funcionamento da estação de aquecimento é controlado por um regulador eletrônico programável, equipado com um sensor de temperatura externa, um sensor de temperatura do fluido térmico que entra no sistema de aquecimento, e uma válvula de controle com atuador elétrico, capaz de fechar parcial ou totalmente o fluxo de fluido térmico na entrada proveniente da fonte de calor.
No regulador é inserida uma tabela que descreve a relação entre a temperatura da água que entra no sistema de aquecimento e a temperatura externa, chamada de curva de temperatura. O programa pode ser configurado para reduzir a temperatura do fluido térmico a um valor predeterminado, de acordo com a curva de temperatura, dependendo do dia da semana e da hora do dia, o que é frequentemente usado em edifícios com horários fixos de operação, como escolas, escritórios e fábricas.
O regulador mede periodicamente a temperatura externa, determina a temperatura correspondente do fluido térmico na entrada do sistema de aquecimento e a compara com o valor real dessa temperatura, conforme o sinal do sensor correspondente. Se a temperatura da água que entra no sistema de aquecimento exceder o valor definido, o regulador envia um sinal para o atuador elétrico fechar a válvula de controle e cortar o fluxo de fluido térmico para o trocador de calor. Se a temperatura estiver abaixo do valor definido, um sinal de abertura é enviado ao atuador da válvula de controle.
Se o fluxo de fluido térmico for totalmente fechado, a água retirada da tubulação de retorno do sistema de aquecimento passa pelo trocador sem ser aquecida e retorna ao sistema com a mesma temperatura. Quanto mais a válvula de controle estiver aberta, mais fluido térmico entra no trocador e mais o fluido térmico que entra no sistema de aquecimento será aquecido.
A circulação no circuito do sistema de aquecimento é garantida por duas bombas de circulação, uma das quais é reserva.
Na entrada da rede de aquecimento, antes da válvula de controle, é instalado um regulador de diferença de pressão, que estabiliza a diferença de pressão na entrada e é usado para limitar o fluxo de fluido térmico.
O aumento do volume de água que ocorre quando é aquecida no circuito fechado do sistema de aquecimento é absorvido pelos tanques de expansão, que durante o próximo resfriamento devolverão a água acumulada de volta ao sistema.
Para proteger o sistema de aquecimento e os equipamentos da estação de aquecimento contra sobrepressão, está prevista a instalação de uma válvula de segurança.
O enchimento e a reposição do circuito fechado do sistema de aquecimento, em caso de vazamento, são realizados através da linha de reposição, manualmente ou em modo automático. Se a pressão na entrada da fonte de calor for suficiente para encher o sistema, é usada uma válvula solenóide ou um regulador de pressão na linha de reposição, e em caso de pressão insuficiente na entrada, um conjunto de bombas de reposição é utilizado.
Vantagens do esquema de conexão independente da estação de aquecimento:
1 Protege o sistema de aquecimento contra alta pressão na entrada das redes de aquecimento.
2 Permite criar o regime hidráulico desejado no circuito do sistema de aquecimento.
3 Impede o esvaziamento do sistema de aquecimento durante o esvaziamento das tubulações da fonte de calor e em caso de baixa pressão na entrada.
4 Garante a proteção dos elementos do sistema de aquecimento contra sedimentos transportados pelo fluxo de fluido térmico da fonte de calor.
Desvantagens do esquema de conexão independente das estações de aquecimento:
1 A temperatura do fluido térmico que entra no sistema de aquecimento será sempre pelo menos 10°C inferior à temperatura do fluido térmico proveniente da rede de aquecimento. No trocador de calor de alta velocidade, a temperatura da água aquecida não pode atingir a temperatura da água de aquecimento.
2 O custo de uma estação de aquecimento com conexão independente é mais elevado em comparação com o custo de uma estação de aquecimento de potência equivalente, mas com conexão dependente. A diferença é quase o dobro.
3 A pressão no sistema de aquecimento varia com o aquecimento e o resfriamento do fluido térmico. Na temperatura mínima (de projeto) do ar exterior, a pressão no sistema de aquecimento atinge o valor máximo permitido, enquanto nos dias quentes do período de aquecimento a pressão mínima corresponde à pressão estática do sistema de aquecimento com uma pequena sobrepressão.
4 O arranque, a configuração e a manutenção são mais complexos em comparação com as estações de aquecimento conectadas por um esquema dependente.
5 A circulação de água no sistema de aquecimento será interrompida em caso de desligamento das bombas.
Tipos de esquemas de conexão independente das estações de aquecimento e em que casos são utilizados.
Funcionamento da estação de aquecimento conectada por um esquema dependente
O funcionamento da estação de aquecimento é controlado por um regulador programável, ao qual estão conectados o atuador elétrico da válvula, que regula a extração do fluido térmico da rede de aquecimento, o sensor de temperatura externa e o sensor de temperatura do fluido térmico que entra no sistema de aquecimento.
No regulador é inserida a relação entre a temperatura do fluido térmico na entrada do sistema de aquecimento e a temperatura externa, o dia da semana e a hora do dia. O regulador mede periodicamente a temperatura externa e compara a temperatura real medida do fluido térmico com o valor definido para as condições atuais. Se a temperatura estiver abaixo do valor definido, um sinal de abertura é enviado para a válvula de controle, e se estiver acima, um sinal de fechamento é enviado.
Na tubulação de alimentação do sistema de aquecimento entra uma mistura de dois fluxos de fluido térmico. Um fluxo 'quente' vem da tubulação de alimentação da rede de aquecimento, passando pelo regulador, enquanto outro fluxo 'resfriado' se mistura através de uma ponte a partir da tubulação de retorno.
Independentemente de a válvula de controle estar aberta ou fechada, um fluxo constante de fluido térmico circula no sistema, e apenas a proporção dos fluxos 'quente' e 'resfriado' neste volume depende do grau de fechamento da válvula na entrada. Ou seja, se a extração da rede de aquecimento estiver completamente fechada, apenas a água retirada da tubulação de retorno através da ponte entrará no sistema.
A circulação estável no sistema de aquecimento e a mistura são garantidas por duas bombas silenciosas de rotor molhado, uma das quais está sempre em funcionamento, enquanto a outra é reserva para o caso de falha da bomba em operação.
Vantagens do esquema de conexão dependente da estação de aquecimento
1 Custo mais baixo em comparação com a conexão independente.
2 Possibilidade de controle automático programado do funcionamento do sistema de aquecimento.
3 A pressão no sistema de aquecimento é estável e corresponde à pressão na tubulação de retorno da fonte de calor.
4 Arranque e configuração simples.
5 Possibilidade de fornecer ao sistema um fluido térmico com a mesma temperatura que o fluido térmico na tubulação de alimentação da rede de aquecimento (apenas no caso de uso de uma válvula de três vias).
Desvantagens do esquema de conexão dependente da estação de aquecimento
1 O sistema de aquecimento será esvaziado em caso de drenagem da água da rede de aquecimento.
2 A circulação de água no sistema de aquecimento será interrompida em caso de desligamento das bombas.
Tipos de esquemas de conexão dependente das estações de aquecimento e em que casos são utilizados.
Como funciona a estação de aquecimento com nó de mistura elevador
Os nós de mistura elevador são instalados nas estações de aquecimento de edifícios conectados à rede de aquecimento que funciona em modo de regulação qualitativa com água superaquecida.
A regulação qualitativa implica a variação da temperatura da água fornecida ao sistema de aquecimento, em função da temperatura externa, com um fluxo constante de fluido térmico que circula no sistema.
A água é considerada superaquecida quando provém da rede de aquecimento a uma temperatura superior à necessária para o fornecimento ao sistema de aquecimento.
Por exemplo, a rede de aquecimento pode operar em um gráfico de 150/70, 130/70 ou 110/70, enquanto o sistema de aquecimento é projetado para um gráfico de 95/70. O gráfico de temperatura 150/70 estipula que, à temperatura externa de projeto (para Kiev é -22°C), a temperatura de entrada das redes de aquecimento no edifício deve ser de 150°C, e a temperatura de saída deve ser de 70°C. Ao mesmo tempo, no sistema de aquecimento projetado para o regime 95/70, essa água deve entrar a uma temperatura de 95°C.
A estação de aquecimento com nó de mistura elevador mistura o fluxo de água proveniente da tubulação de alimentação da rede de aquecimento a uma temperatura de 150°C com o fluxo de água que sai do sistema de aquecimento a uma temperatura de 70°C. Como resultado da mistura, obtém-se um fluxo de 95°C na saída do elevador, que é então fornecido ao sistema de aquecimento.
Como ocorre a mistura
Na câmara de mistura do nó de elevador está localizada uma 'bico/cone', que acelera o fluxo de água superaquecida. Ao aumentar a velocidade do fluxo, a pressão nele diminui (essa propriedade é descrita pela lei de Bernoulli) até ficar um pouco abaixo da pressão na tubulação de retorno. A diferença de pressão entre a câmara de mistura e a tubulação de retorno provoca o fluxo do fluido térmico através da ponte do retorno para a alimentação.
Na câmara de mistura forma-se uma combinação de dois fluxos com a temperatura desejada, mas com uma pressão inferior à da tubulação de retorno. A mistura entra no difusor do elevador, onde a velocidade do fluxo diminui e a pressão aumenta acima da pressão na tubulação de retorno. O aumento de pressão não excede 0,15 bar, o que limita o uso de nós de elevador em sistemas de aquecimento com alta resistência hidráulica.
Vantagens das estações de aquecimento com nós de elevador
1 Baratas e simples.
2 Não requerem manutenção.
3 Independentes da rede elétrica.
Desvantagens dos nós de mistura elevador
1 Incompatíveis com reguladores automáticos, portanto, sua instalação conjunta é proibida por normas.
2 Criam uma diferença de pressão na entrada do sistema de aquecimento que não excede 0,15 bar, o que exclui a instalação de estações de aquecimento com nós de elevador em edifícios cujos sistemas de aquecimento estão equipados com válvulas termostáticas de radiadores.
3 O nó de elevador tem um coeficiente de mistura fixo, o que impede o fornecimento ao sistema de aquecimento de um fluido térmico com a temperatura necessária em caso de déficit térmico na rede de aquecimento.
4 Sensibilidade excessiva à diferença de pressão na entrada da rede de aquecimento. A diminuição da diferença de pressão em relação ao valor de projeto reduz o fluxo de água que circula no sistema de aquecimento, o que, por sua vez, provoca um desequilíbrio no sistema e a parada de seus ramos mais distantes.
5 Para o funcionamento do elevador, a diferença de pressão entre a alimentação e o retorno deve ser superior a 1,5 bar.
Onde estão instaladas as estações de aquecimento com nós de elevador?
Praticamente todos os sistemas de aquecimento colocados em operação antes do ano 2000 estão equipados com estações de aquecimento com nós de elevador.
Onde podem ser utilizados os ITP com elevador?
Atualmente, para todos os edifícios residenciais e administrativos projetados e renovados, o uso de controle automático na estação de aquecimento é obrigatório. O uso de nós de elevador juntamente com reguladores automáticos é proibido por normas.
Os nós de elevador podem ser instalados apenas em instalações onde o controle automático do sistema de aquecimento não é necessário, onde a diferença de pressão entre a alimentação e o retorno na entrada é estável e superior a 1,5 bar, onde o sistema de aquecimento funciona com uma diferença de pressão de 0,15 bar entre a alimentação e o retorno, e onde o sistema de aquecimento funciona com um fluxo constante de fluido térmico e não está equipado com reguladores automáticos.
pergunta : comentário : opinião
241
Catálogo de OTOS
