П'ятниця, 28 серпня 2015 14:10

Теплопередача и гидравлическая балансировка в системах отопления. Часть 3

С учетом дросселируемых перепадов давления на расположенных вблизи насоса и вдали от него радиаторах отопления могут быть указаны необходимые диапазоны значений ку для предварительно настраиваемых термостатических клапанов.

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»

-----------------------------------------------------------

Медіа

Прочитано 1241 разів