Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной + схемы автоматизации — объясняем развернуто

Основа проекта любой системы отопления и горячего водоснабжения – это тепловая схема, по которой осуществляется сборка разводки, подключение тепловых генераторов, бойлеров и радиаторов. Поэтому темой данной статья является  тепловая схема водогрейной котельной. Изучив эту информацию, вы сможете построить водогрейную систему отопления, функционирующую на генераторах тепла (котлах) любого типа.

​​Котельная в частном доме

Как устроен элеватор

В последнее время элеваторы появились в коммунальном хозяйстве. Почему же выбрали именно это оборудование? Ответ прост: элеваторы остаются стабильными даже в том случае, когда в сетях происходят перепады гидравлического и теплового режимов. Состоит элеватор из нескольких частей – камеры разряжения, струйного устройства и сопла. Также можно услышать про «обвязку элеватора» — речь идет о запорной арматуры, а также измерительных приборов, которые позволяют поддерживать нормальную работу всей системы.

Как было упомянуто выше, сегодня используются элеваторы, оснащенные электроприводом. За счет электрического привода механизм автоматически контролирует диаметр сопла, как результат, в системе поддерживается температура. Использование таких элеваторов способствует уменьшению счетов за электроэнергию.

Конструкция оснащена механизмом, который вращается за счет электрического привода. В более старых версиях используется зубчатый валик. Предназначен механизм для того, чтобы дроссельная игла можно двигать в продольном направлении. Таким образом меняется диаметр сопла, после чего можно изменить расход теплового носителя. За счет этого механизма расход сетевой жидкости можно снизить до минимума или повысить на 10-20%.

Общие проблемы автоматизации котельной

Одной из самых актуальных проблем современной цивилизации, и в то же самое время одной из самых древних, получивших практические решения, является проблема автоматизации. Самострелы и ловушки древних охотников – это примеры автоматических устройств, срабатывающих так, как надо тогда, когда надо.

Всевозможные демонстрации в древнеегипетских храмах срабатывали без участия человека, а лишь тогда, когда наступала соответствующая ситуация. Массовое внедрение автоматики в современную повседневную жизнь людей лишь подтверждает актуальность этой проблемы в наше время.

Особенно это заметно в производственной деятельности человека. Непрерывный рост единичной мощности агрегатов, увеличение их производительности требуют более оперативного и более правильного принятия решений.

Число этих решений в единицу времени непрерывно возрастает, ответственность за их правильность также растёт. Психофизиологические возможности человека уже не позволяют ему справляться с обработкой возросшего потока информации.

На помощь приходит новейшая вычислительная техника и эффективные методы теории управления. Всё более усложнённые технологические и теплотехнические процессы требуют повышения быстродействия технических средств автоматики. Одновременно растёт цена отказа, и растут требования к надёжности и живучести техники.

Прогресс в части средств автоматизации тесно связан с изменениями в элементной базе вычислительной техники. Сейчас практически все приборы строятся на основе микропроцессоров.

Это позволяет обрабатывать более сложные алгоритмы, повышать точность измерения технологических параметров, нагружать отдельные приборы ранее не свойственными им функциями. И, самое главное, обмениваться информацией между собой, работая, как единая система управления.

Отопление частного дома своими руками схемы и правила монтажа

Трудно представить современное жилище без отопительной системы. Известны различные способы создания таких систем. Разница, обычно, заключается в применяемом топливе — газ, уголь, пелеты, дрова. Котлы отопления разделяются на газовые, твердотопливные, пеллетные и электрические. Для любого мастерового человека нарисовать схему и собрать систему отопления своего дома, вполне разрешимая задача. Ведь не секрет, что большинство схем отопления придумано простыми людьми, практиками, не отягощенными научными званиями и регалиями.

Выгода самостоятельного изготовления контура отопления заключается в значительном уменьшении финансовых затрат. Конечно, при выборе газового отопления, придется оплатить разработку проекта и работу, имеющих допуск специалистов, на установку и первичный запуск котла. Если же предполагается установка твердотопливного котла, то все этапы от эскиза и до запуска системы можно провести самостоятельно. Несомненно, создание отопительной системы частного дома — сложная инженерная задача.

Безусловно, что специалисты, имеющие опыт по проектированию и монтажу, быстрее и лучше решат эту задачу. Если принято решение об их привлечении, то нужно четко определить степень их участия в создании и монтаже контура системы. Возможные варианты:

• выполнение работ «под ключ»;
• выполнение части работ (проектирование либо монтаж);
• специалисты в роли консультантов, работы выполняются самостоятельно.

Схема котельной частного дома: обзор возможных вариантов

Типовые схемы котельных основываются на следующих вариантах тепловых сетей:

Типовая схема котельной

• Открытой разновидности, когда теплую жидкость  черпают из «местных» установок.
• Закрытой разновидности, когда теплоноситель отопительной системы используют еще для нагрева воды.

Причем открытая схема предполагает дополнительный расход энергии на питание «местной» водонагревательной установки, но обходится дешевле на этапе монтажа. Закрытая схема котельной частного дома монтируется сложнее, но «питается» от центрального котла. Причем за счет тепловых насосов и промежуточных испарителей и конденсаторов в систему горячего водоснабжения сбрасывают жидкость практически питьевого качества, разогретую до 70-100 градусов Цельсия.

Поэтому в качестве схемы  водонагревательной котельной, в большинстве случаев, используется именно закрытый вариант, состоящий из следующих узлов:

• Основного котла, который нагревает воду для системы отопления и водонагревательного контура.
• Самого водонагревательного контура, циркулирующего внутри накопительного бака.
• Контура системы горячего водоснабжения, замкнутого на накопительный бак.

В итоге, накопительный бак работает, как обычная батарея, отапливающая не комнату, а систему горячего водоснабжения. То есть перед нами немного необычный накопительный бойлер.

Система открытого проточного горячего водоснабжения функционирует на основе двухконтурного котла, который пропускает по разогреваемому змеевику либо порцию воды из системы отопления, либо воду из системы горячего водоснабжения. То есть, открытая схема превращает котел системы отопления в обычную колонку. Причем оптимальный вариант открытой водонагревательной  установки – это котел с двумя спиралями, расположенными в отдельных камерах сгорания.

Схема автоматизации котельной: и тепло, и дешево!

Автоматизированные котлы обходятся в эксплуатации дешевле обычных отопительных приборов. Ведь стандартный прибор функционирует в одном режиме круглые сутки, а «умный» котел, оснащенный особым устройством, синхронизирующим режим работы котла с потребностями хозяев дома.

Проще говоря: автоматизированный котел работает на полную мощность «когда нужно» (вечером, в выходные дни), а «когда не нужно» (по ночам или в рабочее время) – практически не работает. В итоге, можно сэкономить от 30 до 50 процентов энергии (и денег, расходуемых на отопление).

Поэтому каждая принципиальная схема водогрейной котельной помимо прочих элементов  содержит в себе еще и блок автоматического управления, с помощью которого решают следующие задачи:

Схема автоматизации котельной

• Оптимизирует температуру нагрева в зависимости от времени года. Ведь летом приятнее пользоваться теплой водой, а зимой в СГВ должна циркулировать по-настоящему горячая жидкость.
• Управляют работой «контурами» отопительно-водонагревательного котла. Ведь большинство моделей оборудованы лишь одной «камерой сгорания». То есть, в рабочем состоянии находится либо отопительная, либо водонагревательная ветвь.
• Управляют температурными режимами не только водонагревателя, но и отопительного блока. Ведь дневные и ночные режимы стоит применять и на отопительной, и на водонагревательной ветви.
• Корректируют работу насосов и систем циркуляции и/или рециркуляции в закрытой схеме. Причем без этой функции работа закрытой системы нагрева воды не возможна в принципе. То есть, определенный набор микросхем или механических управляющих элементов есть в любой закрытой схеме водонагревательного котла.

Причем блок автоматического управления может работать в трех режимах, а именно:

• В формате приоритета системы горячего водоснабжения. То есть, когда вся мощность идет на водонагревательный контур. Обычно этот режим задействован в теплое время года.
• В формате смешанной работы, когда функционирует либо отопительная ветвь, либо водонагреватель. Такой режим поддерживается при проточном нагреве воды, осуществляемом по открытой схеме.
• В формате работы без приоритетов, когда большая часть энергии уходит на отопительный контур, а некоторая часть расходуется на обогрев воды. Этот вариант управления рекомендован для закрытых систем подогрева воды.

Разумеется, все вышеупомянутые режимы можно реализовать даже в формате одного устройства. Поэтому систему нагрева воды с помощью котла удается реализовать и в проточном формате (прямой нагрев открытого типа в двухконтурном котле) или в накопительном формате (косвенный нагрев закрытого типа в расширительном баке).

Эта особенность водонагревательных котельных дает возможность экономить энергию и зимой, и летом. Ведь в холодное время года можно воспользоваться косвенным нагревом от размещенного в баке паропровода. А в теплое время года можно черпать горячую воду прямо из нагревательного контура котла.

Схемы отопления однотрубные, двухтрубные и коллекторные

Схема однотрубной системы отопления – экономно, но неудобно

Однотрубная система отопления позволяет максимально эффективно использовать трубу отопления – ведь по всему периметру идет только горячая вода. Такой вариант подойдет для небольших однокомнатных дач, ведь каждый следующий радиатор будет холоднее предыдущего.

Кроме того, придется устанавливать насос, который обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя. А это делает дом зависимым от электричества, даже если котел работает на твердом топливе.

Двухтрубная схема – простота монтажа и удобство пользования

Если есть цель сделать дом полностью автономным, можно устроить отопление с естественной циркуляцией. Но для этого придется укладывать трубы с уклоном не менее 0,05%, чтобы пузырьки воздуха попадали в открытый расширительный бак, а сам теплоноситель лучше циркулировал.

По стояку горячая вода поднимается на нужную высоту самостоятельно, а на этаже уклон труб должен быть всегда вниз от стояка – так нагретый теплоноситель будет попадать в радиаторы, а от них уже остывший – в котел. Для двухэтажного здания естественная циркуляция не всегда подходит, так как нижние этажи будут всегда холоднее верхних.

Схема принудительной циркуляции двухтрубной системы гораздо проще. Для организации отопления своими руками это оптимальный вариант, ведь трубы можно проложить снизу вдоль стены и спрятать в декоративных панелях. Это не потребует штробления стен или заливки пола поверх труб.

Коллекторная схема – в ногу с прогрессом

В этом случае между отопительными приборами и котлом устанавливают коллектор. С его помощью можно оптимально распределять теплоноситель в каждой комнате в зависимости от потребностей. Но такая схема отопления гораздо сложнее и собственными руками осуществить её можно только при наличии опыта.

Еще один её недостаток – высокая стоимость из-за большого количества расходуемого материала. Трубы, коллекторные шкафы, насосы и фильтры – обязательные элементы коллекторной схемы отопления. Зато это позволяет комбинировать различные отопительные приборы и очень точно регулировать температуру в помещениях.

Перспективы

Развитие и совершенствование элементной базы позволяет снижать габариты технических средств автоматизации, их энергоёмкость. Расширяются функциональные возможности.

Наличие собственного вычислителя в каждом полевом устройстве позволяет выводить от него информацию в систему, а ему получать команды из любой точки системы. Технология полевой шины позволяет существенно повысить живучесть системы, упростить процессы наладки.

Защита водогрейных котлов от коррозии

В заключении необходимо отметить, что водогрейный контур котла системы отопления подвержен большим коррозийным нагрузкам, чем сама система обогрева жилища. Дымовые газы могут повредить теплообменник, по которому циркулирует разогретая вода.

Поэтому, в целях нивелирования влияния катализаторов коррозийных процессов, теплоноситель на входе в теплообменник котла нужно разогревать до 60-70 градусов Цельсия.

Правда, эта мера предосторожности оправдана только в случае использования стальных теплообменников, изготовленных из конструкционной стали. Медные или  нержавеющие теплообменники от коррозии не страдают.

Автоматизированные тепловые станции

В 1992 году организация, управляющая московской коммунальной энергетикой – МОСТЕПЛОЭНЕРГО – приняла решение на одной из своих новостроек внедрить современную АСУ ТП. Была выбрана районная тепловая станция РТС «ПЕНЯГИНО». Первая очередь станции строилась в составе четырёх котлов типа КВГМ-100.

В это время развитие Ремиконтов привело к появлению программно-технического комплекса ПТК КВИНТ.В состав комплекса кроме самих Ремиконтов входила операторская станция на базе персональной ЭВМ с полным программным обеспечением, пакет программ системы автоматизированного проектирования САПР.

Функции АСУ ТП районной тепловой станции:

• полностью автоматический пуск котла из холодного состояния до выхода на рабочий режим путём кликания на экране монитора кнопки «ПУСК»;
• поддержание температуры выходной воды в соответствии с температурным графиком;
• управление расходом питательной воды с учётом подпитки;
• технологические защиты с отключением подачи топлива;
• контроль всех теплотехнических параметров и представление их оператору на экране персональной ЭВМ;
• контроль состояния агрегатов и механизмов – «ВКЛЮЧЕН» или «ВЫКЛЮЧЕН»;
• дистанционное управление исполнительными механизмами с экрана монитора и выбор режима управления – ручной, дистанционный или автоматический;
• информирование оператора о нарушениях в работе контроллеров;
• связь с диспетчером района по цифровому информационному каналу.

Техническая часть системы была скомпонована в четырёх шкафах – по одному на каждый котёл. В каждом шкафу установлены четыре контроллера в каркасно-модульном исполнении.

Задачи между контроллерами распределены таким образом:

Контроллер №1 выполнял все операции по пуску котла. В соответствии с алгоритмом пуска, который был предложен Теплоэнергоремонтом:

• контролер включает дымосос и вентилирует топку и дымоходы;
• включает вентилятор подачи воздуха;
• включает насосы подачи воды;
• подключает газ на розжиг каждой горелки;
• по контролю наличия пламени открывает основной газ на горелки.

Контроллер №2 выполнен в дублированном варианте. Если во время пуска котла сбой техники не страшен, так как можно остановить программу и начать всё сначала, то второй контроллер ведёт основной режим в течении длительного времени.

Особая ответственность на нём в холодное время года. При автоматической диагностике нештатной ситуации в котельной происходит автоматическое безударное переключение с основного контроллера на резервный. На этом же контроллере организованы технологические защиты.

Контроллер №3 предназначен для выполнения менее ответственных функций. При его отказе можно вызвать ремонтника и некоторое время переждать. На этом же контроллере запрограммирована модель котла.

С её помощью проводится предпусковая проверка работоспособности всей программы управления. Её же используют при обучении оперативного персонала.

Работы по созданию головных АСУ ТП московских РТС ПЕНЯГИНО, КОСИНО-ЖУЛЕБИНО, БУТОВО, ЗЕЛЕНОГРАД проводил коллектив в составе МОСПРОМПРОЕКТ (проектные работы), ТЕПЛОЭНЕРГОРЕМОНТ (алгоритмы управления), НИИТеплоприбор (микропроцессорная центральная часть системы).

Как правильно сделать отопление в частном доме

Независимость частного сектора от центрального отопления обеспечивает возможность установки наиболее комфортных систем обогрева жилья, подобранных по способу монтажа и эксплуатационным характеристикам. Однако, часто владельцы домов желают сэкономить на работах, интересуясь, как сделать отопление самостоятельно.

В этом случае простор для деятельности раскрывается гораздо шире. В каждой комнате можно смонтировать наиболее приемлемый вариант, который будет и экономичным, и иметь высокий КПД.

1. Как работает отопление
2. Стандартный комплект отопления
3. Применение циркуляции
4. Подбор котлов
5. Оснащение трубопроводами
6. Аккумуляторы тепла

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Печь для гаража своими руками — лучшие 4... Пиролизный котел своими руками — устройс... Теплоноситель для систем отопления — что... Водяные конвекторы отопления — советы по...