Установка циркуляционного насоса

Смесительная установка водяного отопления

При проектировании теплоснабжения зданий часто необходима установка теплового узла со смесительной установкой для снижения температуры воды поступающей из тепловой сети. Смесительная установка используется для качественного регулирования системы отопления, дополнения центральное регулирование.

При местном регулировании, автоматическое изменение температуры воды по заданному температурному графику в обогреваемом здании поддерживается оптимальная температура. Исключается перегрев помещений в осенний и весенний периоды отопительного сезона. Как следствие уменьшается расход тепловой энергии.

Под давлением в наружном теплопроводе, созданным сетевым циркуляционным насосом на ТЭЦ, высокотемпературная вода подается в точку смешения. При известной тепловой мощности системы отопления Q_c количество высокотемпературной воды G₁ будет тем меньше, чем выше температура t₁.

где t₁ — температура воды в наружном подающем теплопроводе, °С.

Поток обратной охлажденной воды из системы отопления, делится на два: первый G₀ направляется к точке смешения, второй в g₀ в обратный теплопровод тепловой сети. Соотношение масс двух потоков воды: охлажденной G₀ и высокотемпературной g₁ называют коэффициентом смешения.

Через температуру воды можно выразить коэффициент смешения:

Например, при температуре воды t₁ = 150°С, t_г = 95°С и t₀ =70°С коэффициент смешения смесительной установки u = (150-95)/(95-70) = 2,2.

Это означает, что на каждую единицу объёма высокотемпературной воды должно подмешиваться 2,2 единицы охлажденной воды.

Смешение происходит в результате совместного действия циркуляционного сетевого насоса на тепловой станции и смесительной установки (насоса или водоструйного элеватора).

Куда устанавливать смесительный насос?

Смесительный насос можно включать в систему отопления тремя способами:

1. в перемычку между обратной и подающей магистралями (а)
2. в обратную (б)
3. подающую магистраль (в)

Схемы смесительной установки с насосом

1А. Насос на перемычке между магистралями

1Б. Насос на обратной магистрали

2В. Насос на подающей магистрали

Условные обозначение:

1 — насос; 2 — регулятор температуры; 3 — регулятор расхода воды в системе отопления;

Смесительный насос, остановленный в перемычку, подает воду в точку А, увеличиваяя ее давление до давления высокотемпературной воды. Таким образом, в точку смешения А поступают 2 потока воды в результате действия двух насосов: сетевого (на теплоисточнике) и местного (смесительного), включенных параллельно. Насос на перемычке работает в благоприятных температурных условиях (при температуре t₀ Опубликовано: 17 июня 2016 г. Автор: Rudic Рубрики: Статьи -> Отопление
Метки: Циркуляционный_насос Просмотров: 14372 Обсудить Подписаться на RSS

Насосы смешения системы отопления схемы

Виды смесительных узлов для отопления

Смесительный узел – это узел, в котором происходит смешивание. В системах отопления это смешивание двух разных сред (жидкостей).

Назначение смесительного узла – получить необходимую настроечную температуру теплоносителя.

Смесительные узлы можно разделить на две категории:

1. Последовательный тип смешивания

2. Параллельный тип смешивания

Последовательный тип смешивания является самым энергоэффективным и более производительным типом смешивания и вот почему:

1. Более производительным он является, потому что весь расход насоса идет в контур, которому контролируется температура теплоносителя. То есть в зависимости от параллельного типа смешивания в последовательном типе смешивания весь расход идет тому контуру, для которого и предназначен смесительный узел.

2. Энергоэффективным он является, потому, что возвращаемый теплоноситель из смесительного узла обладает самой низкой температурой. Что согласно теплотехнике увеличивает мощность теплоотдачи. Смесительный узел с последовательным типом смешивания обязательно внедряется в низкотемпературные системы отопления

Параллельный тип смешивания, на мой взгляд, является некоторым уродом в системе отопления. Так как любому развивающемуся человеку сначала проще изобрести смесительный узел с параллельным типом смешивания.

Недостатки параллельного типа смешивания:

1. Расход насоса распределяется по разные стороны от смесительного узла. В некоторых смесительных узлах имеется внутренние потери расхода из-за особенностей движения теплоносителя.

2. Температура теплоносителя, от которой избавляется смесительный узел, равна настроечной температуре смесительного узла. Что однозначно является неразумным подходом к энергоэффективности. Такой узел подходит для высокотемпературных систем отопления. Где имеются контура с высокими температурами.

Смесительный узел с последовательным типом смешивания, который имеет центральное смешивание.

Смесительный узел с последовательным смешиванием, который имеет боковое смешивание.

Что такое центральное и боковое смешивание написано здесь: http://infosantehnik.ru/str/50.html

Смесительный узел с параллельным типом смешивания, у которого клапан имеет центральное или боковое смешивание.

Смесительный узел с параллельным типом смешивания, который имеет боковое смешивание.

Смесительный узел с двойным смешиванием

В такой схеме смесительного узла присутствую два узла смешивания и его смело можно назвать смесительный узел двойного смешивания.

Смешивание происходит в двух местах:

Расход насоса распределяется в трех контурах: (С1-С2),(С3-С4),(Линия 1)

Самый дешевый и не энергоэффективный смесительный узел марки:

Такой узел предназначен для теплых водяных полов. Подходит для высокотемпературных систем отопления. Например, если имеется радиаторное отопления (не ниже 60 градусов), и теплые водяные полы, которым температура теплоносителя рассчитана не выше 50 градусов. То есть на вход требуется всегда выше температура, чем настроечная.

Условие Т1>Т2. Невозможно чтобы Т1=Т2. Это условие относится ко всем смесительным узлам с параллельным типом смешивания. Повторюсь, для низких температур такой узел не подходит.

Смесительный узел с последовательным типом смешивания, имеющий трехходовой клапан с центральным смешиванием обладает самым энергоэффективными характеристиками.

Пример энергоэффективного узла смешивания

У такого смесительного узла может быть условие когда температура С1=С3

Смесительный узел DualMix от Valtec

Dualmix является параллельным типом смешивания, у которого по умолчанию в комплекте имеется трехходовой клапан с боковым смешиванием.

Смесительный узел CombiMix от Valtec

Смесительный узел CombiMix является последовательным типом смешивания, но это боковое смешивание. И к сожалению такой смесительный узел не подходит для низких температур. То есть температура на входе должна быть выше настроечной температуры узла.

Недостаток смесительного узла CombiMix в том, что этот смесительный узел с боковым смешиванием. А для низкотемпературных систем отопления подходят смесительные узлы, в которых имеется трехходовой клапан с центральным смешиванием.

Подробнее о клапанах и типах смешивания найдете здесь: http://infosantehnik.ru/str/50.html

Кстати готовые смесительные узлы FAR (TERMO-FAR) вполне удовлетворяют требованиям энергоэффективновсти.

В таком узле имеется термостатический смеситель с центральным смешиванием. То есть когда закрывается горячий проход, то в это же время открывается холодный проход. Каждый из двух проходов могут быть полностью закрыты по отдельности. Только такой трехходовой клапан может быть энергоэффективным. В любом случае узнавайте подробную работы трехходовых клапанов. Потому что могут подсунуть клапан с боковым смешиванием и тогда труба дело…

Можно приобретать готовые изделия они обычно имеют трехходвые клапана с центральным смешиванием, которые позволяют иметь одинаковую температуру настройки и входящей температуры.

Для получения смесительных узлов можно использовать различные клапана подробнее здесь:

Смесительная установка

Смесительная установка (смесительный насос или водоструйный элеватор) применяется в местной системе отопления для понижения температуры воды в наружном подающем теплопроводе до температуры, допустимой в системе, t_г. Понижение температуры происходит при смешении высокотемпературной воды t₁ с обратной (охлажденной) водой t₀ местной системы отопления.

Смесительная установка используется не только для понижения температуры, но и для местного регулирования теплопередачи отопительных приборов, дополняющего центральное регулирование на тепловой станции.

Смесительный насос 1 можно устанавливать на перемычке Б-А между обратной и подающей магистралями и на обратной или подающей магистрали местной системы отопления.

Смесительный насос на перемычке действует в более благоприятных температурных условиях (при температуре t₀) и перемещает меньшее количество воды, чем насос на обратной или подающей магистрали:

Принципиальная схема смесительной установки с насосом

а — на перемычке; б — на подающей магистрали; 1 — смесительный насос, 2 — регулятор температуры, 3 — регулятор расхода воды в системе отопления.

Количество высокотемпературной воды G₁, кг/ч, при тепловой мощности системы отопления Q_с, Вт, определяется по формуле:

Высокотемпературная вода подается в точку смешения А под давлением в точке В наружного теплопровода, созданным центральным циркуляционным насосом на тепловой станции.

Поток охлажденной воды, возвращающейся из местной системы отопления, делится в точке Б на два: первый в количестве G₀ направляется ко всасывающему патрубку смесительного насоса, второй в количестве G₁ — в наружный обратный теплопровод.

Смесительный насос подает в точку смешения А воду, повышая ее давление до давления высокотемпературной воды. Таким образом, в точку А поступают два потока воды при равном давлении в результате действия двух различных насосов — центрального и местного, включенных параллельно.

Отношение двух потоков воды

носит название коэффициента смешения. Коэффициент смешения может быть выражен через температуру воды.

Для водо-водяной смесительной установки коэффициент смешения редко бывает больше трех. Например, при температуре воды t₁=150°, t_г=95° и t_о=70°С u=(150-95):(95-70)=2,2. Это означает, что на каждую единицу высокотемпературной воды при смешении должно приходиться 2,2 единицы охлажденной.

Давление, развиваемое смесительным насосом на перемычке, ограничено: оно не может быть больше разности давления в точках В и Г наружных теплопроводов (иначе не будет обеспечено смешение в точке А). Это условие, в свою очередь, ограничивает (в этом недостаток установки смесительного насоса на перемычке) величину циркуляционного давления для местной системы отопления.

Смесительный насос на обратной или подающей магистрали перемещает всю воду, циркулирующую в системе [G_н=G_с], при температуре t₀ или t_г. Несмотря на эти недостатки — увеличение расхода и температуры воды (в подающей магистрали), — включение смесительного насоса в главную магистраль местной системы позволяет увеличить циркуляционное давление в ней до необходимой величины независимо от разности давления в наружных теплопроводах. В этом существенное преимущество такой схемы смесительной установки.

Условия смешения двух количеств воды G₁ и G₀ аналогичны рассмотренным для насоса на перемычке. В точку А поступают два потока воды при равном давлении также в результате действия двух насосов — центрального и местного — с той лишь разницей, что насосы включаются последовательно.

На рисунке показаны также регуляторы температуры 2 и расхода воды 3 для местного качественно-количественного регулирования этих параметров в течение отопительного сезона. Смесительных насосов, как и циркуляционных, устанавливают два с параллельным включением в теплопровод действует всегда один из насосов при другом резервном и сменном.

Смешение воды может осуществляться и без местного насоса; в этом случае смесительная установка оборудуется водоструйным элеватором.

Принципиальная схема водоструйного элеватора

1 — сопло, 2 — камера всасывания; 3 — смесительный конус; 4 — горловина, 5 — диффузор.

Водоструйный элеватор получил распространение как дешевый, простой и нетребовательный в эксплуатации аппарат. Благодаря своей конструкции он подсасывает охлажденную воду для смешения с высокотемпературной водой и частично передает давление, создаваемое центральным насосом на тепловой станции, в местную систему отопления для усиления циркуляции воды.

Водоструйный элеватор состоит из конусообразного сопла 1, через которое со значительной скоростью вытекает высокотемпературная вода с температурой t1 в количестве G1, камеры всасывания 2, куда поступает охлажденная вода с температурой t0 в количестве G0; смесительного конуса 3 и горловины 4, где происходит смешение воды, и диффузора 5.

Вокруг струи воды, вытекающей из отверстия сопла, создается зона пониженного давления, благодаря чему охлажденная вода перемещается из обратной магистрали системы отопления в камеру всасывания. В горловине струя смешанной воды, двигаясь с меньшей, чем в отверстии сопла, но еще с высокой скоростью, обладает значительным запасом кинетической энергии. В диффузоре при постепенном увеличении площади его поперечного сечения кинетическая энергия преобразуется в потенциальную: по его длине гидродинамическое давление падает, а гидростатическое — нарастает. За счет разности гидростатического давления в конце диффузора и в камере всасывания элеватора создается давление для циркуляции воды в системе отопления.

Одним из недостатков водоструйного элеватора является его низкий коэффициент полезного действия (к. п. д.), который зависит от коэффициента смешения. Достигая наивысшего значения при малом коэффициенте смешения и особой форме камеры всасывания, к. п. д. стандартного элеватора практически при высокотемпературной воде не превышает 10%. Следовательно, в этом случае циркуляционное давление на вводе наружных теплопроводов в здание должно не менее чем в 10 раз превышать насосное циркуляционное давление Δpн для местной системы отопления. Это условие настолько ограничивает Δp_н, передаваемое через водоструйный элеватор в систему из наружной тепловой сети, что при использовании элеваторной смесительной установки и t_г≤95°С часто устанавливается верхний предел циркуляционного давления.

Δp_н=1,2*104 Па (1,2*10 3 кгс/м2).

Другим недостатком водоструйного элеватора является постоянство коэффициента смешения, исключающее местное качественное регулирование теплопередачи отопительных приборов. Понятно, что при постоянном соотношении в элеваторе между G₀ и G₁ температура t_г, с которой вода поступает в местную систему отопления, определяется уровнем температуры t₁, поддерживаемым на тепловой станции для системы теплоснабжения в целом, который может не соответствовать теплопотребности конкретного здания.

Водоструйные элеваторы различаются по диаметру горловины d_r. Для использования одного и того же корпуса элеватора при различных давлении и расходе воды сопло 1 делается сменным. Устанавливая сопло с различным диаметром отверстия, можно изменять общее количество воды G_с, поступающей из элеватора в систему отопления, при неизменном коэффициенте смешения.

Диаметр горловины, мм, водоструйного элеватора вычисляется по формуле:

где G_с — расход воды в системе отопления, т/ч;

Δp_н — насосное.давлейие, передаваемое через элеватор в систему отопления (при подставке в формулу выражается в м вод. ст.).

После выбора стандартного элеватора, имеющего диаметр горловины, ближайший к полученному по расчету, определяется диаметр сопла по следующей приближенной зависимости:

где u — коэффициент смешения.

При известном диаметре сопла находится разность давления в наружных теплопроводах на вводе в здание, выраженная в м вод. ст.:

где G₁ — расход высокотемпературной воды, т/ч;

d_с — диаметр сопла, см.

Из последней формулы видно, что вслед за изменением по какой-либо причине Δp₁ в наружной тепловой сети изменяется и G₁, а также G_с, связанный с G₁ через коэффициент смешения:

Как известно, изменение давления и расхода в процессе эксплуатации, не предусмотренное расчетом, вызывает тепловое разрегулирование системы отопления. Это нежелательное явление, возникающее в системе отопления, непосредственно соединенной с разветвленной сетью наружных теплопроводов, возможно и в системе с водоструйным элеватором.

Принципиальная схема местного теплового пункта системы отопления с водоструйным элеватором и ответвлениями к системам вентиляции и кондиционирования воздуха

1 — задвижка, 2 — термометр; 3 — манометр, 4 — регулятор расхода; 5 — обратный клапан; 6 — грязевик; 7 — тепломер: 8 — регулятор давления; 9 — водоструйный элеватор; 10 — ответвления.

Для устранения теплового разрегулирования системы отопления перед водоструйным элеватором 9, изображенным в схеме, устанавливают регулятор расхода 4. На этом же рисунке показаны основные контрольно-измерительные и другие приборы, характерные для местного теплового пункта здания, имеющего системы приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Для теплоснабжения этих систем используется высокотемпературная вода, отводимая до водоструйного элеватора.

Учитывая отмеченные недостатки водоструйного элеватора, предпочтительно использование насосной смесительной установки. Некоторое увеличение капитальных и эксплуатационных затрат, обусловленное применением смесительного насоса в системе отопления здания, компенсируется повышением теплового комфорта помещений и экономией топлива, расходуемого на отопление.