Доля расходов на отопление является преобладающей в коммунальных платежах на всей территории нашей страны. При этом в северных районах, а также там, где в качестве топлива используется привозной мазут, тепловая энергия стоит особенно дорого. По этой причине вопрос экономного потребления и разумного расходования тепловой энергии является на сегодняшний день одним из самых актуальных.
Как известно, экономия начинается с учета. Сегодня практически повсеместно установлены счетчики тепловой энергии, поступающей в многоквартирный дом. Статистические данные свидетельствуют, что эта простая мера позволила сократить расходы на отопление на 20, а порой и на 30%. Но этого недостаточно, нужно двигаться дальше и вектор этого движения должен быть направлен в сторону поквартирного учета тепла и снижения потребления энергии в зависимости от уменьшения потребностей в ней.
Для этого потребуется провести реконструкцию элеваторного ввода и установить узел управления системой обеспечения тепла с автоматическим регулированием его работы в зависимости от температуры наружного воздуха. Также необходима установка насосов с частотным регулированием их работы. Наиболее эффективной система будет при установке на каждый радиатор отопления датчика регулировки температуры и счетчика учета потребления тепловой энергии.
Разумеется, для этого потребуются денежные средства, которые, по предварительным расчетам, должны окупиться в течение двух лет эксплуатации системы. Можно воспользоваться средствами из федеральной программы повышения эффективности использования энергетических ресурсов, взять кредит и погасить его за счет ежемесячных поступлений денег от жильцов, выделив отдельно графу расходов на реконструкцию системы отопления. Можно просто "скинуться" и тем самым прекратить выбрасывать собственные деньги в окружающую среду вместе с нерационально используемой тепловой энергией.
Главное, это понять, что существующая сегодня система отопления, особенно в период межсезонья, подобно костру, разведенному на балконе: греет, только не то, что нужно.
Идеальный вариант
Идеальным вариантом отопительной системы для потребителя является тепловая сеть, автоматически поддерживающая заданный температурный режим в каждой комнате. При этом для жильцов мотивацией ее установки и использования должны стать не только комфортные условия проживания (регулировать температуру можно просто, открыв балконную дверь или окно на улицу), но и снижение платы за отопление.
Для этого нужна поквартирная система учета потребления тепловой энергии. Сбытовые компании настаивают, что в нашей стране с ее традиционной вертикальной разводкой системы отопления, установить счетчик тепла на каждую квартиру невозможно, но при этом упускается из виду (или просто нет желания это видеть и принимать во внимание), что счетчики тепла можно установить на каждый радиатор отопления, при этом не меняя двухтрубную или однотрубную вертикальную разводку тепла на горизонтальную.
При расчете за тепло достаточно суммировать показания всех счетчиков. С этим справится даже ученик начальной школы.
Индивидуальный учет тепловой энергии позволит осознанно экономить тепло, прекращаю его подачу в те помещения, где временно никто не живет или просто предпочитая находиться в прохладной комнате. Для этого можно перекрывать краны, установленные на каждом радиаторе.
Но есть и другой способ регулирования расхода тепла: использование радиаторного терморегулятора, состоящего из клапана и термостатической головки. Принцип действия системы прост: движением врезанного в трубу клапана, управляет термостатическая головка, реагирующая на изменение температуры в помещении: жарко, клапан перекрывает трубу, холодно, наоборот, открывает. При этом с помощью ручного регулирования можно настроить устройство по своему желанию: любите, чтобы было жарко, поставьте максимальную температуру на регуляторе, которую хотите получить в помещении.
Есть терморегуляторы, с помощью которых можно регулировать температуру в помещении в зависимости от времени суток: днем дома никого нет, отопление можно выключить, вечером включить.
Казалось бы все просто: счетчики можно установить в каждой квартире, количество тепловой энергии можно увеличивать или уменьшать, а плату за отопление можно экономить. Но при этом упускается из виду система регулирования распределения тепловой энергии по всему дому, то есть традиционный элеваторный ввод.
Принцип работы гидроэлеватора
В гидроэлеватор подается теплоноситель из магистрального трубопровода. Его давление регулируется с помощью обычной задвижки. При этом температура сетевой воды столь высока, что подавать ее напрямую потребителям нельзя, поэтому сетевую воду в гидроэлеваторе смешивают с уже остывшей обраткой.
Если теплоноситель совершит цикл движения по отопительной системе и при этом не расходует запас тепловой энергии, что произойдет непременно при выключенных отопительных приборах, в элеватор поступит горячая вода из сети и горячая вода из обратного трубопровода.
Гидроэлеватор не имеет обратной связи с магистральным трубопроводом и не может уменьшать давление сетевой воды. В результате потребителям, у которых отопительные приборы не перекрыты и работают на полную мощь, будет направлена слишком горячая вода, что приведет к порче оборудования.
При этом прибор учета тепловой энергии уменьшение потребления тепла не зафиксирует, а сбытовая компания отметит перегрев и выставит штрафные санкции. Выходит, что все усилия по сокращению расходов на отопление предпринимались зря.
Что делать
Нужен тепловой пункт с автоматической системой регулирования подачи сетевой воды
1. Гидроэлеватор
2. Электрический привод
3. Система управления
4. Датчик температуры
5. Датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе
6. Датчик температуры теплоносителя в обратном трубопроводе
В нем используется теплообменник, в котором смешивается сетевая вода и вода из магистрального трубопровода. В отопительную систему подается именно эта "смесь". Ее температура измеряется и при превышении допустимого значения перекрывается подача магистральной воды, что ведет к уменьшению расхода тепловой энергии.
В итоге потреблением тепловой энергии можно управлять.
Автоматизированный узел управления (АУУ) системы отопления - это разновидность индивидуального теплового пункта, который предназначен для автоматического регулирования параметров теплоносителя (давление, температура) в системе отопления зданий в зависимости от температуры наружного воздуха и условий эксплуатации.
АУУ состоит из насоса смешения, электронного регулятора температуры, который поддерживает расчетный температурный график теплоносителя, регулирующего клапана и регулятора перепада давления и расхода. Конструктивно АУУ представляет собой блок на металлической опорной раме, на которой установлены: трубопроводные блоки, насос, регулирующая арматура, электропривода, автоматика, контрольно-измерительные приборы (манометры, термометры), фильтры, грязевики.
Принцип работы АУУ следующий: при условии, когда температура теплоносителя в прямом трубопроводе тепловой сети превышает требуемую (по температурному графику), электронный регулятор включает насос смешения, который добавляет в систему отопления теплоноситель с обратного трубопровода (т.е. после системы отопления) поддерживая требуемую температуру, предотвращая «перетопы» в здании. В это время гидравлический регулятор прикрывается, уменьшая тем самым подачу сетевой воды.
Снижение температуры воздуха в помещениях зданий в ночное время не ухудшает условия санитарно-гигиенических требований, что в свою очередь снижает потребление тепловой энергии и ведет к ее экономии. Возможная экономия тепловой энергии при автоматическом регулировании составляет до 25 % годового расхода.
Рис. 1. Принципиальная схема автоматизированного узла управления отопления.
Теперь давайте проведем небольшой расчет эффекта от внедрения автоматизированного узла управления в офисном здании.
В нашем примере планируется модернизация системы отопления, путем установки АУУ, в соответствии с действующими нормами и правилами.
Расчет экономии тепловой энергии при внедрении АУУ
Экономия тепловой энергии (ΔQ) при установке АУУ определяется по выражению:
ΔQ= ΔQ п +ΔQ н +ΔQ с +ΔQ и, (1)
ΔQ п - экономия тепловой энергии от устранения перетопа зданий в осенне-весенний период, %;
ΔQ н - экономия тепловой энергии от снижения ее отпуска в ночное время, %;
ΔQ с - экономия тепловой энергии от снижения ее отпуска в выходные дни, %;
ΔQ и - экономия тепловой энергии за счет учета теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений, %.
Экономия тепловой энергии ΔQп от устранения перетопа зданий в осенне-весенний период отопительного сезона, когда тепловой источник для удовлетворения нужд горячего водоснабжения отпускает теплоноситель с постоянной температурой, превышающей потребную для закрытых систем отопления (см. рис. 2. Температурный график 130-70) ориентировочно может быть определена по таблице №1.
Рис. 2. Температурный график 130-70.
Таблица № 1.
Относительную продолжительность осенне-весеннего периода, для различных регионов (с различными расчетными температурами наружного воздуха в отопительный период), необходимую для определения AQ п, можно найти по табл. № 2.
Таблица №2. Относительная продолжительность осенне-весеннего периода при различных расчетных температурах наружного воздуха за отопительный период.
Экономия теплоэнергии AQ н от снижения ее отпуска в ночное время определяется по выражению:
где а - продолжительность снижения отпуска теплоты в ночное время, ч/сут.;
Δt нр в - снижение температуры воздуха в помещениях в нерабочее время, °С;
t Р в - усредненная расчетная температура воздуха в помещениях, °С. Выбирается по СНиП 2.04.05-86 "Отопление, вентиляция и кондиционирование. Нормы проектирования".
t ср н - средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, °С. Выбирается по СНиП 2.04.05-86.
Для жилых зданий: снижение отпуска тепла рекомендуется производить с 21 ч. Через а часов регулятор должен включить отопление на расход теплоты, обеспечивающий восстановление температуры до нормальной. Нормальная температура должна быть достигнута к 6-7 ч утра. Наиболее целесообразное снижение температуры = 2 °С (с = 20 °С до 18 °С). Для ориентировочных расчетов можно принять а = 6-7 ч.
Для административных зданий: продолжительность снижения отпуска тепла а определяется режимом работы здания, для ориентировочных расчетов можно принять а = 8-9 ч. Наиболее целесообразная величина снижения температуры АС = 2-4 °С. При более глубоком снижении температуры необходимо учитывать возможности теплоисточника быстро увеличить отпуск тепла при резком снижении температуры наружного воздуха. В любом случае, значение температуры в период ночного снижения расхода теплоты в общественных зданиях должно обеспечить отсутствие выпадения конденсата на стенах ночью.
Экономия теплоэнергии ΔQс от снижения ее отпуска в выходные дни определяется по выражению (3):
где b - продолжительность снижения отпуска теплоты в нерабочие дни, сут./нед.
(при 5-ти дневной рабочей неделе b = 2, при 6-ти дневной b = 1).
Величина снижения температуры воздуха в помещениях в нерабочее время выбирается в соответствии с рекомендациями к формуле (2).
Экономия теплоэнергии ΔQ и за счет учета теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений определяется по выражению (4):
где Δt и в - усредненное за отопительный сезон превышение температуры воздуха в помещениях сверх комфортной из-за теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений, °С. Ориентировочно можно принять Δt и в = 1-1,5 °С (по опытным данным).
Пример расчета:
Офисное здание в Москве. Режим работы - 5 дней в неделю, с 9 00 до 18 00 .
t Р в = 18 °С, t ср н = -3,1 °С, t р н = -28 °С (по СНиП 2.04.05-86). Предполагается снижение температуры воздуха в помещениях на Δtнр в = 3 °С в ночные часы (а = 8 ч/сут.) и выходные дни (b = 2 сут./нед.). В этом случае:
Таблица №3. Расчет экономического эффекта от внедрения АУУ.
|
Параметры |
Обозначение |
Ед. измерения |
Значение |
|
|
Экономия тепловой энергии за счет установки АУУ |
ΔQ=ΔQ н +ΔQ с +ΔQ и |
|||
|
Продолжительность снижения отпуска тепла в ночное время |
||||
|
Продолжительность снижения отпуска тепла в нерабочие дни |
||||
|
Снижение температуры воздуха в помещениях в нерабочее время |
||||
|
Усредненная расчетная температура воздуха в помещениях |
Определяется по СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование" |
|||
|
Средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон |
Определяется по СНиП 23-01-99 "Строительная климатология" |
|||
|
Усредненное за отопительный сезон превышение температуры воздуха в помещениях сверх комфортной из-за теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений |
||||
|
Экономия тепловой энергии от устранения перетопа зданий в осенне-весенний период отопительного сезона |
ΔQ п |
|||
|
Экономия теплоэнергии от снижения ее отпуска в ночное время |
ΔQн=((a·Δtнрв)/(24·(tрв-tсрн))*100 | |||
|
Экономия теплоэнергии от снижения ее отпуска в выходные дни |
ΔQн=((b·Δtнрв)/(24·(tрв-tсрн))*100 | |||
|
Экономия теплоэнергии за счет учета теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений |
ΔQн=(Δtив)/(tрв-tсрн)*100 |
Таким образом, экономия тепловой энергии от установки АУУ составит 11,96 % от годового теплопотребления на отопление .
Современная система управления отоплением позволяет реализовать самые сложные и продвинутые схемы и программы регулировки режимами работы оборудования, добиться значительной экономии энергии, обеспечить дистанционное управление отоплением. Мы хотим рассмотреть блок управления отоплением с точки зрения его конструкционных и эксплуатационных особенностей и преимуществ.
Узел автоматического управления
Назначение
Узел автоматического управления – это индивидуальный тепловой пункт, предназначенный для управления параметрами теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, в зависимости от показателей температуры в помещении, на улице, в подающем и обратном трубопроводе контура.
Кроме того, система позволяет реализовать защиту от аварийных ситуаций, переключение режимов работы оборудования, GSM управление отоплением. В случае поломки или возникновения нештатной ситуации модуль способен оповестить всех внесенных в список рассылки абонентов с помощью SMS-сообщений.
Однако это далеко не полный список функций.
Узел управления может обеспечивать:
- Режимы и параметры работы , заданную скорость циркуляции теплоносителя ;
- Контроль поддержания и выполнения заданного температурного графика подающего и обратного трубопровода . Это позволяет защитить систему от перегревов и переохлаждений;
- Поддержание заданного постоянного перепада давлений на подающем и обратном вводе в здание , что позволяет нормально работать всей автоматике в штатном режиме;
- Тонкую и грубую очистку теплоносителя ;
- Визуальный контроль всех показателей работы системы : температуры на ключевых участках, разности давлений на входе и выходе из узла, заданного режима работы, аварийных сигналов;
- Дистанционное управление отоплением по телефону и через интернет ;
- Дистанционный контроль за помещением, сигнализацией, входными дверями и воротами с помощью дополнительных датчиков .
Важно!
Для установки подобной системы котел и другое оборудование должны быть приспособлены к электронному управлению.
Старые рамки с механическими задвижками с такой схемой работать не будут.
Устройство и принцип действия
На фото — 3-D модель узла управления.
В состав любой автоматической системы управления входят такие узлы:
- Датчики и сенсоры, которые собирают необходимые данные в различных местах системы;
- Контроллеры и процессоры, которые сравнивают данные, полученные от датчиков, с теми значениями, которые диктует записанная на карте памяти инструкция (программа), принимают решение и на его основе отдают команды исполняющим механизмам;
- Исполняющие механизмы, которые получают команды от контроллеров и выполняют простые действия – перекрывают краны и задвижки, повышают мощность агрегатов, переключают режимы , выполняют аварийные отключения поломанных узлов.
В роли сенсоров выступают датчики давления и температуры, а также любые дополнительные датчики, которые позволяют контролировать разные процессы. Наиболее важны датчики температуры подающего и обратного потока теплоносителя, датчики температуры в помещении и на улице, а также датчики давления на вводе в систему.
Роль контроллера играет маломощный компьютер, который считывает информацию со всех датчиков. На карте памяти компьютера записана программа, которая определяет температурные режимы.
Контроллер сравнивает полученные значения с заданными, и, если необходимо, принимает решение о внесении изменений: повышении подачи теплоносителя в тот или иной контур, отключении котла или переводе его в другой режим работы и т.д.
По принятии решения контроллер отправляет управляющий сигнал к тому или иному исполнительному устройству: реле коммутации, сервоприводу клапана или заслонки, выключателю или электронике котла. В зависимости от заданной программы, GSM модуль для управления отоплением может отправлять сообщения хозяину о том или ином событии, а дождавшись ответа – принимать те или иные меры.
Управление отоплением в загородном доме через GSM осуществляется с помощью специального модуля, встроенного в компьютер.
Этот модуль включает такие элементы:
- Слот для коммутации SIM-карты;
- Блок питания и аккумуляторную батарею;
- GSM-модем;
- Разъем для антенны;
- LAN-порт для соединения с интернет-провайдером;
- Микропроцессор;
- Карта памяти;
- USB-разъем для настройки и конфигурации;
- Светодиодные индикаторы или жидкокристаллический дисплей;
- Контактную группу с входами и выходами для сбора данных и отправления управляющих сигналов.
Важно!
Вместе с модулем для GSM-управления должно поставляться программное обеспечение для установки на операционную систему мобильного телефона.
Программа поможет организовать дистанционную связь контроллера и оператора.
Преимущества
Какие же преимущества дает использование узла автоматического управления отоплением?
Современный контроллер с модулем связи позволяет получить такие плюсы и выгоды:
- Тонкая регулировка системы в реальном времени позволяет добиться максимальной экономии при надлежащем уровне комфорта;
- Вы можете добиться именно таких температурных и климатических параметров помещения, каких хотите, причем для этого достаточно просто задать значения желаемых температур;
- Система мгновенного оповещения об аварийных режимах и нештатных событиях в разы повышает надежность и безопасность работы;
- Вы имеете возможность оставить дом с работающим отоплением и на расстоянии контролировать его состояние, а также управлять режимами работы, включать или выключать оборудование дистанционно;
- Зимний визит в загородный дом при выключенном отоплении требует зайти в холодное помещение, растопить агрегат и ждать несколько часов, пока помещение прогреется. Теперь можно дать команду на включение заранее и не тратить время.
Собрать и подключить систему управления можно самостоятельно – для этого никаких разрешений и согласований не требуется. Работу легко выполнить, следуя инструкции производителя. Цена комплекта может колебаться от 4 до 40 тыс. рублей в зависимости от комплектации и фирмы-изготовителя.
Важно!
Большинство модулей имеют разъемы для подключения дополнительных датчиков, с помощью которых можно организовать контроль за открыванием окон и дверей, прослушивание или наблюдение и прочие полезные функции.
Вывод
Контроль и управление современными системами отопления может осуществляться программными средствами с дистанционным участием оператора. Связь можно осуществить путем цифровой сотовой связи GSM или сети интернет. Дополнительную информацию вы можете найти в нашем видео.
К атегория: Водоснабжение и отопление
Узлы управления местными системами отопления
Из наружных тепловых сетей вода поступает в здания к узлам управления (рис. 255), установленным на вводах при помощи которых включают, выключают, контролируют и регулируют местные системы.
У ввода в здание на подающем и обратном трубопроводах установлены задвижки для отключения местной системы от наружной сети. Для пуска системы в зимний период во избежание замерзания трубопровода от тепловой магистрали до узла управления устраивают обводную линию, которая действует во время пуска системы зимой. Вода с температурой выше 100 °С из теплосети поступает в водоструйный элеватор, где она смешивается с частью обратной воды из местной системы отопления.
Требуемая температура смешанной воды, поступающей в систему, достигается регулированием задвижками у элеватора. Обратная вода, не подмешиваемая к горячей, из системы направляется через водомер в теплоаую сеть. Водомер соединен с тепломером штуцерами.
Водомер устанавливают на обратной линии, в которой теплоноситель имеет более низкую температуру, что обеспечивает нормальные условия его работы.
Чтобы контролировать температуру воды, устанавливают три термометра: до элеватора, после элеватора и на обратной линии.
Давление контролируют тремя манометрами, установленными на одинаковом уровне. Под манометрами расположены трехходовые краны. Потери давления в системе и сопротивление элеватора составляют не менее 8-10 м вод. ст.
Ввод оборудован регулятором, автоматически поддерживающим постоянный расход воды. В отдельных случаях устанавливают также регулятор подпора.
Рис. 1. Узел управления местными системами отопления: 1 -- трехходовой кран, 2 - задвижки, 3 - пробочные краны, 4, 12 - грязевики, 5 - обратный.клапан, 6 - дроссельная шайба, 7 - штуцер для тепломера, 8 - термометр, 9 - манометр, 10 - элеватор, 11 - тепломер, 13 - водомер, 14 - регулятор расхода воды, 15 - регулятор подпора, 16 -. вентили, 17 - обводная линия
Для улавливания грязи, попавшей в сеть, ставят грязевики со спускными пробочными кранами. Для регулирования сопротивления после регулятора устанавливают обратный клапан и дроссельную шайбу.
Автоматизированный узел управления системы отопления является разновидностью индивидуального теплового пункта и предназначен для управления параметрами теплоносителя в системе отопления в зависимости от температуры наружного воздуха и условий эксплуатации зданий.
Узел состоит из корректирующего насоса, электронного регулятора температуры, поддерживающего заданный температурный график и регуляторов перепада давления и расхода. А конструктивно - это смонтированные на металлической опорной раме трубопроводные блоки, включающие насос, регулирующую арматуру, элементы электроприводов и автоматики, контрольно-измерительные приборы, фильтры, грязевики.
В автоматизированном узле управления установлены регулирующие элементы фирмы «Danfoss», насос - фирмы "Grundfoss". Комплектация узлов управления производится с учетом рекомендаций специалистов фирмы «Danfoss», которые оказывают консультационные услуги при разработке данных узлов.
Узел работает следующим образом. При наступлении условий, когда температура в тепловой сети превышает требуемую, электронный регулятор включает насос, а тот добавляет в систему отопления столько охлажденного теплоносителя из обратного трубопровода, сколько необходимо для поддержания заданной температуры. Гидравлический регулятор в свою очередь прикрывается, уменьшая подачу сетевой воды.
Режим работы автоматизированного узла управления в зимнее время круглосуточный, температура поддерживается в соответствии с температурным графиком с коррекцией по температуре обратной воды.
По желанию заказчика может быть предусмотрен режим снижения температуры в отапливаемых помещениях в ночное время, в выходные и праздничные дни, что дает значительную экономию.
Снижение температуры воздуха в жилых зданиях в ночное время на 2-3 °С не ухудшает санитарно-гигиенические условия и в то же время дает экономию в размере 4-5%. В производственных и административно-общественных зданиях экономия теплоты за счет снижения температуры в нерабочее время достигается в еще большей степени. Температура в нерабочее время может поддерживаться на уровне 10-12 °С. Общая экономия тепла при автоматическом регулировании может составить до 25% годового расхода. В летний период автоматизированный узел не работает.
Энергосбережение особенно актуально, т.к. именно при внедрении энергоэффективных мероприятий у потребителя достигается максимальная экономия.
Номенклатурный ряд узлов управления системой отопления
| Q, Гкал/ч | dтруб., мм | |
| 1 | 0,15 | 50 |
| 2 | 0,30 | 50 |
| 3 | 0,45 | 65 |
| 4 | 0,60 | 80 |
| 5 | 0,75 | 80 |
| 6 | 0,90 | 80 |
| 7 | 1,05 | 80 |
| 8 | 1,20 | 100 |
| 9 | 1,35 | 100 |
| 10 | 1,50 | 100 |