О наладке и режимах систем отопления

И.М. Сапрыкин, ООО ПНТК «Энергетические технологии», г. Нижний Новгород

В статье предлагается метод определения расхода теплоносителя через отопительные приборы по результатам измерения трех температур: теплоносителя на входе и выходе; температуры воздуха в помещении. Метод может быть полезен при проектировании и наладке систем отопления зданий и является более точным по сравнению с существующим методом для практических расчетов в нерасчетных режимах, особенно при малых температурных напорах и малых расходах теплоносителя.

Качество теплоснабжения (отопления) предполагает обеспечение расчетной температуры внутреннего воздуха в отапливаемом помещении независимо от колебаний температур наружного воздуха. Для этого разработаны специальные температурные графики центрального или местного регулирования.

Любая вновь смонтированная или подвергнутая реконструкции система теплоснабжения требует тепловой и гидравлической наладки.

Одной из главных задач наладки систем теплоснабжения является распределение теплоносителя по потребителям пропорционально их тепловым нагрузкам.

О методе контроля качества наладочных мероприятий в системах теплоснабжения

Ранее в [1] был предложен метод контроля качества наладочных мероприятий в системах теплоснабжения, включающих источник тепловой энергии, тепловые сети и внутренние системы отопления.

Метод содержит безразмерные показатели, позволяющие осуществлять контроль за обеспечением тепловых нагрузок и расходов теплоносителя, которые можно получить по результатам измерения двух температур теплоносителя до и после системы отопления.

Если для отдельного отапливаемого помещения определить qоб просто, измерив температуру внутреннего воздуха, то для здания в целом это довольно сложно.

Однако информация о qоб здания содержится в «отклике» системы — значении температуры теплоносителя τ2 в обратном трубопроводе на выходе из системы отопления. Эта температура зависит от ряда постоянных и переменных параметров, главными из которых являются температура наружного воздуха tнр, температура теплоносителя на входе в систему τλ, суммарная поверхность нагрева отопительных приборов F. Так как температуры относительно легко поддаются измерению, то информацию о qоб здания можно получить, измерив фактические температуры теплоносителя и температуру наружного воздуха. Естественно, что при этом заранее должны быть известны расчетные температуры теплоносителя и расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха.

Параметр g имеет постоянное значение во всем диапазоне температур наружного воздуха. Параметр g может быть определен не только для отдельной системы отопления, но и для системы теплоснабжения в целом.

В налаженных системах теплоснабжения (с принудительной циркуляцией теплоносителя) несоблюдение на источнике теплоты температурного режима приведет к отклонению qоб от нормы qоб≠1, а расход теплоносителя при этом останется в норме g=1. При изменении гидравлического режима на источнике, или при несанкционированном изменении пропускной способности сужающего устройства (например, дроссельная диафрагма) у потребителя изменятся оба параметра qоб и g. Последнее обстоятельство может быть выявлено по отклонению g от 1.

В уравнении (2) отсутствует значение температуры внутреннего воздуха, т.к. для систем теплоснабжения в целом эта температура неизвестна. Однако, усредненная в целом по системе температура внутреннего воздуха определяется через qоб: t_B=t_H+Δtp*q_TeK*qo6·

На основании показателей qоб, g возможно определить: текущее фактическое теплопотребление отдельного здания; суммарный расход теплоносителя в системе отопления; величину коррекции сужающего устройства.

Используя уравнения (2) и (3), можно достаточно просто осуществлять наладку и контроль режимов теплоснабжения.

Данный метод начал успешно применяться с 2001 г. сначала для наладки, а затем для контроля тепловых и гидравлических режимов в системах теплоснабжения на базе 18 водогрейных котельных в г. Дзержинске Нижегородской области.

Наладка систем отопления

Одной из главных задач наладки системы отопления является распределение теплоносителя по стоякам и отопительным приборам пропорционально их тепловым нагрузкам. При расчетных тепловых потерях через наружные ограждения отапливаемого помещения через отопительные приборы с расчетными поверхностями нагрева необходимо пропускать расчетные расходы теплоносителя.

Установить расчетные расходы через отопительные приборы или стояки при наладке системы отопления не представляет трудностей в случае обеспечения на вводе системы в подающем трубопроводе расчетной температуры теплоносителя. Для этого необходимо изменением сопротивления дроссельного устройства установить температуру теплоносителя на выходе, соответствующую температурному графику.

Если же температурный график на вводе не обеспечивается, то становится неясно, какую температуру теплоносителя устанавливать на выходе из отопительного прибора или стояка.

В стационарном (неизменном во времени) состоянии системы отопления достаточно достоверными показателями потокораспределения теплоносителя по отопительным приборам и стоякам являются температуры теплоносителя на входе и выходе и температура внутреннего воздуха помещения, в котором установлен данный прибор (средневзвешенная по помещениям, в которых проходит стояк). Для отдельного отопительного прибора или стояка системы отопления влияние температуры внутреннего воздуха может быть весьма существенно.

Для определения относительного расхода теплоносителя через отдельный отопительный прибор, стояк или ветку системы отопления в зависимости от фактических температур теплоносителя и температуры внутреннего воздуха предлагается уравнение:

Из уравнения (4) следует, что расход теплоносителя в отопительном приборе (стояке) при его известных расчетных параметрах может быть определен путем измерения трех температур: теплоносителя на входе и выходе прибора и температуры внутреннего воздуха в помещении.

Знание фактического расхода теплоносителя через отопительный прибор (стояк) открывает возможность выбора или целенаправленной коррекции сужающих устройств (дроссельных диафрагм, балансировочных клапанов и т.д.).

Для практического определения фактического расхода теплоносителя удобно пользоваться заранее составленной табл. 1, рассчитанной по уравнению (4). Пример: T1=43 °C,T2=34 0 C,,tB=16 О C — относительный расход g=0,77.

В качестве следующего примера приведена реакция на изменение температурных режимов отпуска теплоты трех отопительных приборов, принадлежащих одной системе отопления. Установленные поверхности нагрева приборов равны расчетным f=1. Рассмотрены три температурных режима: нормальный (температурный график) τ1=τΓ; «недотоп» τ^ τΓ. Расчетные температуры: наружный воздух tнр=-30 ОC; теплоноситель в подающем трубопроводе τ1ρ=95 ОC; в обратном трубопроводе τ2ρ=70 ОC. Текущие температуры: наружный воздух tн=-12 ОC; теплоноситель по температурному графику в подающем трубопроводе τ1г=71,7 ОC; в обратном трубопроводе τ2г=55,7 ОC.

В результате измерений температур прибора № 1 определено, что через прибор протекает расчетный расход теплоносителя д»1. В режиме «не-дотопа» при снижении температуры теплоносителя на входе до τ1=60 ОC температура воздуха в помещении снизится до tв=15,2 ОC, температура теплоносителя на выходе снизится до τ2=47 ОC, при этом «недотоп» составит 15% (qоб=0,85). В режиме «перетопа» при повышении температуры теплоносителя на входе до τ^δΟ ОC температура воздуха в помещении повысится до tв=23,5 ОC, температура теплоносителя на выходе повысится до τ2=62 ОC, при этом «перетоп» составит 11% (qоб=1,11).

В результате измерений температур приборов № 2, 3 определено, что: через прибор № 2 протекает заниженный расход д»0,7; через прибор № 3 протекает завышенный расход g≈1,42.

Результаты расчета сведены в табл. 2.

Уравнение (4) получено следующим образом.

В основу расчета температурных графиков регулирования тепловых нагрузок систем отопления положена эмпирическая зависимость коэффициента теплопередачи отопительного прибора kср от среднего по площади прибора температурного напора: kcp=a-(tcp-tB)n, где a — постоянная, зависящая от конструкции отопительного прибора и способа подачи теплоносителя.

Методика, базирующаяся на применении тср, показывает достаточную точность для практических расчетов в тех случаях, когда температуры теплоносителя существенно больше температуры внутреннего воздуха в помещении. В нерасчетных режимах, особенно при малых температурных напорах и малых расходах теплоносителя, вычисления по этой методике дают завышенные результаты. Предлагаемая ниже методика в этих диапазонах режимов дает более точные результаты, что существенно при наладке.

Граничные условия интегрирования уравнения (6): по поверхности от 0 до R по температурам от хл до τ2.

В результате интегрирования получится уравнение, описывающее зависимость расхода теплоносителя от площади поверхности теплообмена и 3-х температур: теплоносителя на входе и выходе прибора и температуры внутреннего воздуха в помещении:

Расход теплоносителя относительно своего расчетного значения — см. уравнение (4).

Средний интегральный температурный напор:

Из последнего выражения (8) видно, что температурный напор не зависит от закона изменения коэффициента теплопередачи вдоль поверхности прибора, а зависит только от конечных температур.

Сравнение методов с различными законами формирования коэффициентов теплопередачи, постоянным k=const и переменным k=var вдоль отопительного прибора, приведено в табл. 3. По форме табл. 3 аналогична табл. 2, только в ячейках дано отношение расходов gk=const/gk=var.

Из табл. 3 следует, что при расходах существенно меньших расчетных значений g

Пусконаладочные работы систем отопления

Прежде чем ввести в работу систему отопления, необходимо выполнить ряд подготовительных работ, провести испытания и наладить взаимодействие различных агрегатов друг с другом. Все это входит в пусконаладочные работы системы отопления, цель которых — выявление и устранение недостатков и ошибок, совершенных во время монтажа, а также приведение всей системы в соответствие с установленными для нее нормами. В результате этих работ клиент получает надежную, производительную и эффективную систему. Стоимость пусконаладочных работ отопления полностью окупается последующей безпроблемной эксплуатацией и сохранностью оборудования.

Состав пусконаладочных работ

• Работы по пуско-наладке выполняются после монтажа. В них включается:
• Подключение котла к газовой магистрали (если применяется газовый котел);
• Настройка систем безопасности;
• Установка стабилизатора напряжения и подключение к нему котла;
• Согласование работы котла и бойлера косвенного нагрева (если он применяется);
• Подключение датчиков температуры и их наладка;
• Испытание и опрессовка систем отопления;
• Заправка системы теплоносителем;
• Стравливание воздуха из системы и ее балансировка;
• апуск системы в работу;

По завершении составляется отчет о пусконаладочных работах системы отопления, в котором перечисляется состав выполненных работ и делаются выводы относительно дальнейшей эксплуатации и улучшения работы оборудования.

Суть процессов испытания системы и ее запуск

Как видно, пусконаладочные работы состоят из большого количества операций, важнейшие из которых связаны с испытаниями системы отопления. Рассмотрим подробнее один из важных этапов пуско-наладки — опрессовку системы. Выполнять ее необходимо для выявления всех возможных мест протечки. Суть процедуры заключается в нагнетании в систему воды или воздуха под давлением, в несколько раз превышающем рабочее. Во время опрессовки следует тщательно проверить все соединения. Если при испытании применяется воздух, места соединения трубопровода нужно смазать мыльным раствором.

Другой этап проверки — тепловое испытание системы. Его цель — прогрев всех отопительных приборов водой с температурой 60-70 0С в течение 7 часов. При этом производится наблюдение за степенью прогрева отопительных приборов, температурой теплоносителя на выходе и входе в котел и температурой воздуха. Если все показатели максимально приближены к проектным — система успешно выдержала тепловое испытание. Если нет, тогда производится дальнейшая регулировка. Перед заполнением системы водой для испытания, ее необходимо промыть, для удаления средств консервации оборудования и прочего мусора из труб.

Для запуска системы необходимо заполнить ее теплоносителем, стравить воздух и запустить котел в работу. Чтобы заполнить систему теплоносителем открывается кран подпитки, расположение которого можно узнать по документации к котельному оборудованию. Когда давление в системе достигает нужной величины, кран перекрывается и производится первый пуск котла. После включения циркуляционного насоса с него следует стравить воздух, немного отвернув винт по центру. Когда из-под винта потечет вода, его следует завернуть до упора. После этого электроника запустит в работу все системы котла, и некоторое время еще будет удаляться воздух из системы, о чем сообщат булькающие звуки. Когда работа системы нормализуется следует проверить давление, и при необходимости довести его до нормы, пополнив количество теплоносителя.

После первого пуска отопления можно произвести наладку системы с помощью кранов для регулировки радиаторов. Нужно добиться того, чтобы энергии теплоносителя хватало для прогрева последнего радиатора в цепи. На такую регулировку может уйти несколько дней и производится она уже в процессе эксплуатации. Переживать об этом не стоит, ведь в целом система уже отлажена и работает в нормальном режиме.

Правильная наладка и регулировка системы отопления

После монтажа отопительного оборудования должна быть осуществлена пуско-наладка и регулировка системы отопления. Такие работы необходимо провести на всех точках теплоснабжения начиная с работ в теплопроизводящих установках источника тепла, системах и пунктах теплопотребления. Простыми словами: отопительного котла, труб и радиаторов отопления, насосного оборудования.

Наладка системы отопления: порядок проведения

Наладка системы отопления осуществляется с целью обеспечения нормального функционирования отопительного оборудования. Процесс наладки отопительной системы состоит из трёх этапов:

1. На первом этапе проводится расчет системы отопления, обследование и испытание систем, а также разрабатывается план работ направленных на обеспечение эффективности работы системы.
2. На втором этапе наладки необходимо выбрать способ регулирования расхода теплоносителя и монтаж соответствующего оборудования. Второй этап включает выполнение всех разработанных на первом этапе мероприятий.

В зависимости от конкретных условий расход теплоносителя может регулироваться несколькими способами:

• выбором диаметра дроссельных диафрагм и места их установки;
• установкой на стояках дроссельных диафрагм или регулирующих клапанов, которые позволят провести балансировку системы отопления;
• выбором автоматических устройств регулирующих расход и температуру теплоносителя.

1. На третьем этапе следует провести проверку правильности и эффективности произведенной наладки, дополнительную регулировку, а также выявить эксплуатационные режимы, величину тепловой нагрузки.

Соответствие фактических расходов воды расчетным значениям в стояках и в радиаторах свидетельствуют о правильной наладки систем отопления. Такие расходы воды определяются по показаниям приборов, и расчетным методом путем измерения температур. При правильной наладке коэффициент расхода воды будет варьироваться в пределах 0,9 — 1,15.

Регулировка системы отопления

После наладки и запуска отопительной системы производится регулировка системы отопления, при этом, необходимо в обязательном порядке проверять прогрев теплоиспользующих установок в гидравлических и тепловых режимах при работе теплового источника. Также важно провести работы с целью выявить соответствие фактических расходов теплоносителя с плановыми. Если в расчетах выявлены расхождения, то следует скорректировать диаметры отверстий сопел дроссельных диафрагм.

После выполнения всех этапов работы необходимо проверить эффективность функционирования всей системы.

Продуктивность работы тепловой сети характеризуется такими показателями:

• снижением расхода электроэнергии затраченной на перекачивания теплоносителя за счет отключения лишних насосных станций и сокращением расхода сетевой воды;
• уменьшением расхода топлива благодаря устранению перегрева отопительных систем;
• наличием возможности подключить к отопительной сети дополнительных теплопотребителей.

Компания «СанКомф» настоятельно рекомендует воспользоваться услугами специалистов при запуске, наладке и регулировке системы отопления. Это гарантирует нормальное функционирование отопительной системы, её высокую эффективность и надёжность в эксплуатации.