На нижеследующей диаграмме представлен примерный график диапазона отапливаемой площади до 1000 кв.м. Здесь же были дополнительно варьированы значения мощности радиаторов отопления, а также расчетные температуры. Видно, что необходимые значения kv по всей рассматриваемой площади серьезно друг от друга не отличаются, так что проводимая в заводских условиях предварительная настройка позволяет осуществить гидравлическую балансировку с достаточной точностью.
Рисунок 5: Для рассматриваемого диапазона отапливаемой площади до 1000 м2 на основании результатов расчета модели никаких существенных изменений значений kv не обнаруживается. Таким образом, упрощенная балансировка возможна с помощью предварительно настроенных в заводских условиях термостатических клапанов.
Числовое моделирование для оценки гидравлической балансировки
Для получения возможности оценить влияние отсутствия гидравлической балансировки и влияние качества регулирования используемых предварительно настроенных клапанов проведено множество расчетов динамических моделей. При этом было осуществлено воспроизведение помещения с его свойствами и сопряжение круга воздействий термостатического клапана с датчиком, предварительной настройки клапанов и переменной доли трубопроводной сети в качестве модели систем здания.
В результате оказалось, что трубопроводная сеть, сбалансированная посредством предварительно настроенных в заводских условиях термостатических клапанов, по теплопередаче имеет в среднем дополнительные термические затраты величиной около 0,5 % по сравнению с системой, имеющей идеальную гидравлическую балансировку.
При ограничении предварительной настройки под размер трубопроводных сетей для отопления приблизительно 1000 кв.м проведенная в заводских условиях предварительная настройка клапанов может рассматриваться непосредственно как гидравлическая балансировка. С предварительной настройкой клапанов в заводских условиях в результате сопряжения с последовательно включенными подразделами распределения и генерирования достигается экономия тепловой энергии величиной от 5 до 6 % по сравнению с несбалансированными трубопроводными сетями.
Возможность экономии 20 % электроэнергии
В трубопроводной сети, не имеющей гидравлической балансировки, в режиме ра-боты на неполную мощность на радиаторах отопления, расположенных как вдали от насоса, так и вблизи него, происходит значительное увеличение массовых потоков, которое в дальнейшем ведет к повышенному падению давления. Более высокий расход теплоносителя приводит к тому, что качество регулирования страдает из-за инертности датчика. При этом уже не может быть достигнуто теоретическое сокращение времени включения и отключения, и в результате этого в отопительном контуре наблюдается увеличение массового потока.
С учетом всех исследуемых параметров выявляется среднее увеличение массового потока приблизительно на 8 % по сравнению с номинальным значением, что в результате одновременного квадратичного роста перепада давления приводит к увеличению затрат электричества на циркуляцию величиной около 25 %.
По сравнению с трубопроводными сетями, идеально отрегулированными в гидравлическом отношении, проведенные расчеты параметров, при условии использования предварительно настроенных в заводских условиях термостатических клапанов, свидетельствуют о среднем увеличении массового потока всего на 1,5 %, что соответственно приводит к дополнительным затратам электричества на циркуляцию величиной 4,5 %.
Таким образом, по сравнению с трубопроводными сетями, не имеющими гидравлической балансировки, возможно сокращение затрат электричества приблизительно на 20 %.
Заключение
Плоские радиаторы отопления с последовательным протеканием теплоносителя в режиме работы на неполную мощность позволяют значительно улучшить комфорт для пользователя благодаря тому, что учитываются также и его субъективные ощущения. По сравнению с традиционными плоскими радиаторами отопления время разогрева сокращается приблизительно на 25 %. При этом, энергозатраты с учетом таких компонентов системы, как распределение и генерирование, сокращаются приблизительно на 6 %.
Проводимая в заводских условиях предварительная настройка радиаторов отопления в соответствии с простыми расчетными критериями значительно облегчает гидравлическую балансировку трубопроводных отопительных сетей, если область их применения ограничивается полезной площадью не более 1000 кв.м . В этом случае заводская на-стройка может рассматриваться непосредственно как гидравлическая балансировка, так как дополнительные затраты по сравнению с идеально сбалансированными трубопроводными сетями составляют около 0,5 %. Это отклонение сопоставимо с расчетной точностью дифференцированных методов расчета.
Достигаемая экономия тепловой энергии по сравнению с несбалансированными трубопроводными сетями составляет приблизительно от 5 до 6 %, сокращение затрат электричества около 20 %, что в совокупности позволяет вскрывать значительные потенциалы экономии.
В результате энергетических преимуществ теплопередачи, при последовательном протекании теплоносителя через многослойные плоские радиаторы отопления, а также с предварительной настройкой в заводских условиях значений kv на термостатических клапанах, может достигаться суммарная экономия энергии до 11 %.
-----------------------------------------------------------
Профессор и доктор технических наук Райнер Хиршбер, институт в Ахене.
Дипломированный инженер Ханс-Юрген Хайгль, продукт-менеджмент отопительной техники компании «Керми ГмбХ»
-----------------------------------------------------------
