Автоматизация систем теплоснабжения

Автоматизация систем теплоснабжения обладает целым набором достоинств:

• Контролируется расход ресурсов. Это важно для крупных предприятий, поддержание микроклимата на которых – сложная задача, требующая больших вложений. Контроль над расходом ресурсов дает возможность оптимизировать их, достичь существенной финансовой экономии;
• Отопление оперативно приспосабливается к изменяющимся внешним условиям. В большинстве российских регионов климат крайне сложный, перепады дневных и ночных температур могут составлять до 20 градусов. Конечно, такие внешние изменения требуют своевременной регулировки внутреннего теплового оборудования. Автоматика отслеживает данные показатели, следит за температурой внутри здания, корректирует производительности техники;

• Возможность определения температурных режимов для каждого помещения в отдельности. Самая простая отопительная система не позволяет контролировать температуру в отдельно взятой комнате. Между тем, требования к микроклиматическим условиям на складе, в офисе, производственном цехе разные. Обеспечить это можно автоматизированным тепловым устройством. Столь современный подход не только сэкономит ресурсы, но и обеспечит оптимальные условия хранения товара, продлевающие срок годности, микроклимат, способствующий максимальной производительности и комфорту. Все это положительно скажется на общем благополучии предприятия.

Система автоматического регулирования теплоснабжения состоит из следующих модулей, каждый из которых выполняет собственную задачу:

Основной управляющий контроллер. Главная деталь контроллера – микропроцессор с возможностью программирования. Иными словами, можно ввести данные, в соответствии с которыми будет функционировать автоматическая система. Температура может изменяться в соответствии со временем суток, например, по окончании рабочего дня приборы перейдут на минимальную мощность, а перед его началом, наоборот, выйдут на максимум, чтобы прогреть помещения до прихода смены. Контроллер может выполнять регулировку тепловых установок и в автоматическом режиме, на основе собираемых другими модулями данных;

Термические датчики. Датчики воспринимают температуру теплоносителя системы, а также окружающей среды, посылают соответствующие команды на контроллер. Наиболее современные модели данной автоматики посылают сигналы по беспроводным каналам связи, поэтому прокладка сложных систем проводов и кабелей не нужна, что упрощает и ускоряет монтаж;

Панель ручного управления. Здесь сконцентрированы основные клавиши и переключатели, позволяющие вручную управлять САРТ. Вмешательство человека необходимо при проведении тестовых запусков, подключении новых модулей, модернизации системы. Чтобы добиться максимального удобства, на панели предусматривается жидкокристаллический дисплей, позволяющий в режиме реального времени отслеживать все показатели, контролировать их соответствие нормативам, своевременно предпринимать действия, если они выходят за установленные лимиты;

Температурные регуляторы. Это исполнительные устройства, определяющие текущую производительность САРТ. Регуляторы могут быть механическими или электронными, но задача их одна – корректировка сечения труб в соответствии с актуальными внешними условиями и потребностями. Изменение пропускной способности каналов дает возможность уменьшить или, наоборот, увеличить объемы поступающего к радиаторам теплоносителя, за счет чего температура вырастет или уменьшится;

Насосное оборудование. САРТ с автоматикой предполагает, что циркуляция теплоносителя обеспечивается насосами, создающими необходимое давление, нужно для определенной скорости потока воды. Естественная схема существенно ограничивает возможности регулировки.

Вне зависимости от того, где будет эксплуатироваться автоматизированная система, в небольшом коттедже или на крупном предприятии, к ее проектированию и внедрению нужно подходить со всей ответственностью. Самостоятельно провести необходимые расчеты невозможно, все работы лучше доверять специалистам. Найти их можно в нашей организации. Многочисленные положительные отзывы клиентов, десятки реализованных проектов высокой степени сложности – наглядные свидетельства нашего профессионализма и ответственного отношения!

Зачем устанавливать автоматизированный узел управления отоплением

Автоматизированный узел управления отоплением поможет вам решить две задачи:

• обеспечить оптимальную температуру внутри здания и
• сократить затраты на отопление.

В нашем обзоре узлов управления системой отопления вы узнаете:

Автоматизированный узел управления отоплением

Как это работает

Принцип действия узла управления системой отопления очень простой:

Когда температура снаружи понижается, например до -20 °С узел управления отоплением подает больше тепла в помещения, поддерживая, тем самым, температуру внутри помещений на необходимом уровне, например +20 °С.

Когда температура снаружи повышается, например до +5 °С, узел погодного регулирования, как его еще называют, подает меньше тепла в помещения.

Тем самым, потребления тепла сокращается, а температура в помещениях остается на необходимом нам уровне, например, +20 °С и не возрастает до +28 °С, как это часто бывает во время резкого потепления.

Температура не возрастает до +28 °С

А если по научному, то узел погодного регулирования предназначен для обеспечения и поддержания требуемой температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, в зависимости от температуры наружного воздуха.

Основные плюсы установки автоматизированного узла управления отоплением

Как мы уже говорили, целью данного энергосберегающего мероприятия является оптимизация потребления тепловой энергии в здании, а именно:

• существенное снижением затрат на теплоснабжение зданий и сооружений,
• повышении качества и надежности теплоснабжения,
• автоматическое регулирование подачи тепла в здания и сооружения,
• возможность дистанционного контроля параметров теплоносителя и режимов работы теплоснабжающего оборудования,
• возможность, без дополнительных затрат, перенастроить работу системы отопления, например, после утепления фасадов, замены окон, ремонта здания,
• автоматизация системы учета потребления тепловой энергии.

Как показывает практика, автоматизированный узел управления (АУУ) позволяет экономить около 25% – 37 % тепловой энергии и обеспечивать комфортные условия проживания в каждом помещении.

Когда целесообразно устанавливать АУУ — примеры и расчет срока окупаемости

Давайте рассмотрим 3 примера установки узла учета и рассчитаем срок окупаемости данного мероприятия.

Все примеры из реальной жизни и базируются на энергетических обследованиях, которые мы провели.

И так, у нас три административных здания (офисы):

• Здание 1 площадью 1300 м2
• Здание 2 площадью 4800 м2
• Здание 3 площадью 18500 м2

Все три здания находятся в Москве.

Вот основные итоги установки узла управления системы отопления:

Площадь м2	Общий расход тепла за отопительный период до установки АУУ	Общий расход тепла за отопительный период после установки АУУ	Сокращение потребления тепла Гкал	Стоимость Гкал тыс. руб. (2018 г.)	Экономия за отопительный период тыс. руб.
Здание №1	1 300	340	266	74	2,0	148
Здание №2	4 800	550	418	132	2,0	264
Здание №3	18 500	4 400	3 720	680	2,0	1 360

Как видно из таблицы, установка узла управления отоплением помогла сократить потребление тепла за отопительный период на:

• Здание №1 – 74 Гкал,
• Здание №2 – 132 Гкал,
• Здание №3 – 680 Гкал.

Столь существенная разница в сокращении потребления обусловлена, в основном:

• размером зданий (площадь и этажность)
• количеством часов эксплуатации,
• назначением.

В следующей таблице указаны:

• экономия тепла за отопительный период (из расчета стоимость 2 тыс. руб. за Гкал)
• стоимость установки и монтажа узла управления отоплением и
• срок окупаемости.

Экономия за отопительный период тыс. руб.	Стоимость АУУ (оборудование и монтаж)	Простой срок окупаемости лет
Здание №1	148	1 556	10,5
Здание №2	264	1 856	7,0
Здание №3	1 360	2 000	1,5

Основной вывод, который мы можем сделать из расчета срока окупаемости АУУ

Автоматизированный узел управления отоплением целесообразно устанавливать в зданиях со значительным потреблением тепловой энергии и в зданиях с перетопами.

В небольших зданиях и зданиях с малым потреблением тепловой энергии автоматизированный узел управления отоплением будет окупаться очень долго или не окупиться никогда.

В небольших зданиях более целесообразно произвести ревизию элеваторных узлов или их установку, а также установить систему балансировочных клапанов на главных стояках системы отопления.

Узел управления системы отопления

Почему более выгодно устанавливать АУУ в зданиях с большим потреблением тепла?

Узел управления отопления стоит примерно одинаково для больших и малых зданий (разница стоимости оборудования и монтажа – 20%-30%).

В то же время, в здании больших размеров можно сэкономить в 5-10 раз больше тепловой энергии, чем в здании малого размера.

В нашем примере мы видим:

• Узел управления отоплением окупается за 10,5 лет в здании №1, площадью 1 300 м2 и потреблением тепла 340 Гкал до установки АУУ.
• Такой же узел окупается за 1,5 лет в здании №3, площадью 18 500 м2 и потреблением тепла до установки АУУ 4 400 Гкал.

Наш анализ и расчет не являются универсальными.

Они лишь дают вам основное понимание, в каких зданиях целесообразней устанавливать автоматизированные узлы управления отопления.

Мы рекомендуем делать расчет целесообразности и срока окупаемости узла управления отоплением индивидуально для каждого здания, исходя из конкретных обстоятельств и условий.

Как происходит установка автоматизированного узла управления системой отопления

Принципиального изменения схемы теплоснабжения здания при установке автоматизированного узла управления системой отопления (АУУ) не происходит.

В отличие от элеваторных узлов, устанавливаемых на каждой секции дома, АУУ монтируется, как правило, один на здание.

Присоединение узла управления выполняется после узла учета тепловой энергии.

Узел погодного регулирования включает в себя следующие элементы:

• управляющий элемент,
• регулирующий клапан с исполнительным механизмом,
• циркуляционный насос,
• датчики температуры наружного воздуха,
• датчики температуры в помещении.

Управляющий элемент узла погодного регулирования позволяет вручную менять настройки, определяющие режим работы системы отопления, и позволяющие поддерживать различную температуру в здании в различное время.

Например, в административных зданиях в выходные и праздничные дни можно снижать температуру воздуха внутри до +12 °С.

В рабочие дни температуру можно повышать до +18 °С.

Схема и общий вид автоматизированного узла погодного регулирования представлены на рисунках ниже.

В схеме предусмотрено:

• автоматическое переключение между основным и резервным насосом при отказе одного из насосов,
• возможность введения гибкого графика регулирования температуры воздуха в помещениях с учётом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон,
• обязательный контроль температуры обратного теплоносителя,
• поддержание температурного графика.

Регулирование температуры системы отопления происходит путем изменения пропускной способности клапана и подмешивания сетевой воды при помощи циркуляционного насоса.

В процессе работы контроллер:

• периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик воздуха внутри помещения (если он есть) и датчик наружного воздуха,
• обрабатывает полученную информацию и
• формирует управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие.

Управляющее воздействие от контроллера изменяет величину открытия проходного сечения регулирующего клапана.

При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования является поддержание температурного графика.

Эффективное применение автоматизированных узлов учета

Применение АУУ наиболее эффективно:

• в зданиях большого размера с существенным теплопотреблением,
• в домах присоединенными к городским тепловым сетям,
• в зданиях с недостаточным перепадом давления в системе центрального отопления и с обязательной установкой насосов центрального отопления,
• в зданиях с децентрализованным горячим водоснабжением и центральным отоплением.

Выводы

И так, автоматизированный узел управления отоплением позволит вам:

1. Использовать на нужды отопления только необходимую для этого тепловую нагрузку.

При этом, в случае ее избытка (в периоды «перетопа»), уменьшать подачу теплоносителя вплоть до полной остановки расхода с обеспечением циркуляции горячей воды во внутреннем контуре за счет насоса.

В эти периоды УУТЭ будет фиксировать отсутствие внешнего теплопотребления.

2. Выровнять температуру нагрева радиаторов на всех этажах здания при любой схеме разводки трубопроводов за счет принудительной циркуляции.

3. Обеспечить более равномерный прогрев стояков отопления за счет сохранения насосом требуемого уровня циркуляции при проведении постоянной регулировки.

4. Поддерживать более высокую температуру в помещениях при температуре наружного воздуха ниже расчетного минимума и не выдерживании требуемого при этом температурного графика теплоисточником за счет увеличения расхода на внутреннем контуре.