Тепловые схемы котельных

Некоторые особенности тепловых схем котельных.

На первый взгляд существует множество различных тепловых схем котельных, хотя выполняются одни и те же задачи. Некоторые производители котельного оборудования, например Viessmann, приводят десятки рекомендуемых вариантов, что иногда приводит разработчиков раздела ТМ (тепломеханические решения) в замешательство. На самом деле работоспособных и надежных схем не так уж и много, надо только учесть типичные ошибки, которые приводят либо к эксплуатационной ненадежности работы котельной, либо к неоправданным тепловым и электрическим потерям. Приведем несколько упрощенных схем для анализа.

Типовая схема водогрейной котельной закрытого типа (котловой контур отделен от сетевого при помощи теплообменников) приведена на рис.1.

Котловые насосы включаются в работу следующим образом: при работе одного котла включается один насос (М1 или М2), при работе двух котлов включены оба насоса. Обычно добавляется третий котловой насос в качестве резервного. При большом количестве котлов производительность котлового насоса выбирается по максимальной суммарной мощности котлов, насосы оснащаются ЧРП для поддержания требуемого расхода при различном числе работающих котлов. Если котловые насосы установить в прямую линию, то возрастают требования к температурной стойкости насосов (иногда это необходимо сделать если котлы имеют малый запас по давлению воды).

Отсекающие задвижки MD1, MD2 служат для исключения протока воды через неработающий котел, при их отсутствии нарушается работа регулятора отопления и теплообменников.

Регулятор отопления МЕ1 служит для поддержания требуемой температуры прямой сетевой воды по датчику температуры ТЕ1. Второй его функцией является обеспечение минимальной температуры обратной котловой воды по датчику ТЕ2 в момент пуска котельной из "холодного" состояния. Указанный алгоритм легко реализуется автоматикой котельной на свободно-программируемых контроллерах, при релейной автоматике и применении стандартных технологических регуляторов схемное решение серьезно усложняется. Если тепловой расчет произведен правильно и при эксплуатации тепловая нагрузка не превышает расчетную, то после прогрева системы температура обратной котловой воды не требует специальных мер для поддержания. В некоторых тепловых схемах предусматриваются насосы рециркуляции (прямая котловая вода подается на вход каждого котла), это не лучшее решение, так как насосы работают в старт-стопном режиме и либо температура обратной котловой воды "проваливается" до условий появления конденсата, либо приходится увеличивать пороговую температуру обратной котловой воды, что влечет за собой потери мощности. Регулятор МЕ1 (смесительного типа) может быть установлен в прямую линию, при этом он становится распределительным.

Сетевые насосы (один основной, второй резервный) также могут быть включены в прямую линию если теплообменники не рассчитаны на высокое давление воды. Управление сетевыми насосами с помощью ЧРП производится если требуется точное поддержание давления прямой сетевой воды, а также при работе на закрытую линию, например на ИТП с некорректной установкой регулирующего клапана (в последнем случае требуется установка байпаса на сети).

При необходимости организации контура ГВС отдельно устанавливаются регулятор температуры воды ГВС, теплообменники ГВС, если их гидравлическое сопротивление мало отличается от сетевых, то дополнительные котловые насосы не требуются. Если мощность отопления значительно отличается от мощности ГВС или вместо теплообменников ставятся баки ГВС, то требуется установка отдельных насосов ГВС котлового контура. Некоторые разработчики предлагают регулирование температуры ГВС осуществлять путем перевода насосов ГВС в старт-стопный режим (без регулятора температуры) - это ведет к некоторой экономии вначале, но приводят к частой замене насосов и нестабильности температуры ГВС.

Контур подпитки (здесь не показан). Необходимость в повысительных насосах определяется давлением исходной воды. Для качественного регулирования следует применять насосы с ЧРП, иначе возникают броски давления обратной сетевой/котловой воды с которыми механические регуляторы давления не всегда справляются. Схемы регуляторов с электромагнитными клапанами потенциально ненадежны, их отказ приводит к останову всей котельной. Обычно вводятся насосы-дозаторы реагентов для коррекционной обработки воды, их состав и количество определяется по хим анализу исходной воды. При больших расходах с целью экономии реагентов встречаются схемы с деаэрацией воды, но это ближе к средней и большой энергетике, для обычных котельных такое решение несколько экзотично.

Схема водогрейной котельной закрытого типа с большим количеством котлов приведена на рис.2.

Для данной схемы характерна меньшая надежность работы котельной, например, при отказе насоса М1 и отказе любого из котлов №2 или №3 из строя выходят сразу два котла. Дублирование котловых насосов решает данную проблему, но более затратно чем для схемы рис.1. Преимуществом данной схемы является отсутствие котловых задвижек.

Некоторые производители котельного оборудования рекомендуют для каждого насоса ставить еще и трехходовой регулирующий клапан для поддержания требуемой температуры обратной котловой воды, хотя данную задачу успешно решает регулятор МЕ1 как описано выше.

Схема водогрейной котельной открытого типа приведена на рис.3.

В данной схеме температура обратной котловой воды в любой период кроме зимнего может длительно быть ниже допустимой для котлов. Для поддержания нужной температуры устанавливается регулятор МЕ2 (поддержание температуры по датчику ТЕ2), использование для этой цели МЕ1 невозможно.

Читать продолжение статьи

Контактная информация

Санкт-Петербург,
ул. Бумажная, 16,
Бизнес-центр «Портал»

Электронная почта:
info@ensistema.ru