Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика. Пырков В.В. , 2005. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика
 Скачать 10.16 Mb.
|
|
3. Гидравлические потери 3.1. Общие сведения 3.2. Пропускная способность клапана Пропускная способность является основной гидравлической харак теристикой клапана, которая учитывает сопротивление, создава емое им проходу теплоносителя. Подбор клапана по пропускной способности за номинальным перепа дом давления и расходом теплоносителя пригоден лишь для опреде ления его типоразмера и не отражает его регулировочную способ ность в системе. 3.3. Внешний авторитет клапана Регулируемый участок определяет границы распространения коле баний давления теплоносителя, возникающих при работе клапана. Отношение перепада давления на максимально открытом клапане к располагаемому давлению регулируемого участка называют (внеш ним) авторитетом клапана. В процессе работы системы обеспечения микроклимата авторите ты регулирующих клапанов и терморегуляторов изменяются. Наи лучшей их стабилизации достигают установкой автоматических регуляторов перепада давления в системах с переменным гидравли ческим режимом и стабилизаторов расхода либо автоматических регуляторов расхода в системах с постоянным гидравлическим режимом непосредственно у каждого теплообменного прибора. 3.4. Расходная характеристика клапана Форма затвора клапана определяется видом идеальной расходной характеристики. Для практических расчетов применяют рабочую расходную харак теристику клапана. 3.4.1. Линейная рабочая расходная характеристика клапана Рабочую расходную характеристику клапана определяют его общим внешним авторитетом. Общий внешний авторитет учитывает ис кажение идеальной расходной характеристики клапана под воздей ствием сопротивления корпуса клапана (определяют базовым авто ритетом клапана) и сопротивления остальных элементов регулиру емого участка (определяют внешним авторитетом клапана). 286 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 3.4.7. Взаимовлияние регулирующих клапанов Искажение расходной характеристики под воздействием конструк тивных особенностей клапана (базовый авторитет) и сопротивле ния элементов регулируемого участка (внешний авторитет) может существенно влиять на регулируемость теплообменного прибора, что необходимо учитывать при проектировании и наладке системы обеспечения микроклимата. Следует стремиться к тому, чтобы внешний авторитет ручного балансировочного клапана и терморегулятора превышал 0,5. Наличие на регулируемом участке нескольких клапанов (ручного балансировочного и терморегулятора) требует рассмотрения совместимости диапазонов их внешних авторитетов. Лучшим ва риантом проектного решения является применение только одно го клапана (ручного либо терморегулятора) на регулируемом участке. Ручные балансировочные клапаны целесообразно применять в си стеме с постоянным гидравлическим режимом (без терморегулято ров), где их внешние авторитеты практически не изменяются. 3.5. Отключающие клапаны Отключающие клапаны должны иметь минимальное сопротивление для обеспечения максимальных авторитетов терморегуляторов и регулирующих клапанов. 4. Терморегуляторы 4.1. Конструкции Терморегулятор — неотъемлемый элемент современной системы обеспечения микроклимата, предназначенный для поддержания теплового комфорта в помещении и экономии энергоресурсов. Каждая конструкция терморегулятора соответствует применяе мой степени автоматизации системы обеспечения микроклимата. 4.1.1. Регуляторы Электронные программаторы позволяют быстрее и точнее упра влять тепловым комфортом в помещении по сравнению с регулято рами прямого действия, обеспечивая дополнительный эффект в энергосбережении. 289 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА С уменьшением внешнего авторитета ниже 0,5 параболическая ра бочая расходная характеристика клапана значительно искажает ся, что следует учитывать при обеспечении регулируемости систе мы и возможности ее наладки. Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять ав томатические регуляторы перепада давления на стояках верти кальных или на приборных ветках горизонтальных систем, обеспе чивая внешние авторитеты клапанов а 0,5. 3.4.4. Логарифмическо линейная рабочая расходная характеристика клапана Клапаны с логарифмическо линейной рабочей расходной характери стикой имеют зону примерно линейного регулирования в широком диапазоне изменения общего внешнего авторитета. Расходные характеристики клапана не претерпевают существен ного изменения при внешнем авторитете 0,3...1,0. Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять автоматические регуляторы перепада давления, создавая внешний авторитет клапанов а 0,3. 3.4.5. Линейно линейная рабочая расходная характеристика клапана Линейно линейный закон регулирования объединяет положительные черты линейного и логарифмического законов. Клапаны с линейно линейной рабочей расходной характеристикой обеспечивают регулирование по закону, подобному логарифмическому. 3.4.6. Рабочие расходные характеристики трехходовых клапанов У трехходовых клапанов изменяется пропускная способность под влиянием авторитетов, вызывая колебания расхода теплоносителя в циркуляционных контурах с постоянным гидравлическим режимом. Наиболее простым способом устранения колебаний расхода в кон турах с постоянным гидравлическим режимом, возникающих при работе трехходовых клапанов, является применение автоматиче ских регуляторов (стабилизаторов) расхода. ≤ ≤ 288 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 4.2.4.3. Общий авторитет терморегулятора Конструктивно заложенная пропорция потокораспределения термо регулятора, определяемая внутренним авторитетом, изменяется при его размещении в систему обеспечения микроклимата под влияни ем внешнего авторитета и определяется общим авторитетом. Рекомендуемый диапазон общего авторитета терморегулятора составляет 0,3…0,7. Рекомендуемый диапазон внешнего авторитета терморегулятора составляет 0,5…1,0. 4.2.4.4. Влияние настройки дросселя на авторитеты терморегулятора Для терморегуляторов с зоной пропорциональности 2К рекоменду ется использовать настройки дросселя от 4 и выше. Увязывание циркуляционных колец дросселями терморегуляторов следует осуществлять в пределах стояка или приборной ветки. Увязывание циркуляционных колец между небольшими стояками или приборными ветками при обеспечении общих авторитетов термо регуляторов, равных 0,5…1,0, допускается осуществлять регули рующими клапанами с малым гидравлическим сопротивлением и логарифмической расходной характеристикой. Рекомендуется на стояках и приборных ветках стабилизировать перепад давления автоматическими регуляторами. 4.2.4.5. Влияние замыкающего участка на авторитеты терморегулятора Замыкающий участок узла обвязки теплообменного прибора в систе ме с постоянным гидравлическим режимом вносит существенное из менение в потокораспределение терморегулятора и значительно ограничивает количество теплообменных приборов на стояке или приборной ветке. Замыкающий участок узла обвязки теплообменного прибора в двух трубной системе с постоянным гидравлическим режимом улучшает работу системы и не ограничивает количество теплообменных при боров на стояке или приборной ветке. 291 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 4.1.2. Термостатические клапаны Термостатические клапаны с пониженным гидравлическим сопро тивлением предназначены для однотрубных систем обеспечения микроклимата. Термостатические клапаны с повышенным гидравлическим сопро тивлением предназначены для двухтрубных систем обеспечения микроклимата с переменным гидравлическим режимом. 4.2. Характеристики терморегуляторов Превышение характеристик терморегулятора над минимальными требованиями EN 215 определяет степень его совершенства. 4.2.1. Механические характеристики 4.2.2. Рабочие характеристики Терморегулятор по отношению к расчетному положению может не только закрываться, уменьшая поток теплоносителя, но и откры ваться, увеличивая поток теплоносителя через теплообменный прибор. 4.2.3. Технические параметры 4.2.4. Авторитеты терморегулятора Авторитеты терморегулятора позволяют прогнозировать поведе ние системы во всех режимах эксплуатации и на качественно новом уровне проектировать системы обеспечения микроклимата с максимальным использованием их потенциала. 4.2.4.1. Внешний авторитет терморегулятора Внешний авторитет определяет искажение рабочей расходной ха рактеристики терморегулятора под воздействием сопротивления элементов регулируемого участка. Уменьшение внешнего авторитета ограничивает возможность уве личения расхода теплоносителя при открывании терморегулятора. 4.2.4.2. Внутренний авторитет терморегулятора Внутренний авторитет терморегулятора определяет начальное конструктивное расположение штока клапана, обеспечивающее эк сплуатационную возможность уменьшения и увеличения расхода теплоносителя относительно номинального значения. 290 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА обеспечение дополнительного экономического и санитарно гиги енического эффекта моментальным предотвращением перето ков теплоносителя между подсистемами; упрощение гидравлических расчетов дроблением разветвленных систем на подсистемы, в пределах которых уравновешивают циркуляционные кольца; стабилизация работы системы в течение длительного времени эксплуатации компенсацией возрастания гидравлического со противления элементов системы от коррозии и накипи; устранение влияния естественного давления до регулируемого участка; упрощение монтажа и обслуживания системы совмещением функций перекрытия регулируемого участка, спуска теплоноси теля, спуска воздуха, возможностью компьютерной диагностики; автоматическая балансировка системы после ее модернизации (расширения и т. п.); снижение энергопотребления насосов. 5.3. Автоматические регуляторы расхода Решаемые задачи автоматическим регулятором расхода в систе мах обеспечения микроклимата: предотвращение шумообразования терморегуляторов и трубо проводов автоматическим поддержанием расхода теплоноси теля на заданном уровне; обеспечение оптимальных условий работы терморегуляторов во всех режимах их работы; получение дополнительного экономического и санитарно гиги енического эффекта моментальным предотвращением перето ков теплоносителя между стояками (приборными ветками) системы; стабилизация работы системы в течение длительного времени эксплуатации компенсацией возрастания гидравлического со противления элементов системы от коррозии и накипи; упрощение монтажа и обслуживания системы за счет совмеще ния функции перекрытия потока, спуска теплоносителя, ком пьютерной диагностики; упрощение балансировки системы по визуальной шкале на стройки, нанесенной на рукоятку; автоматическая балансировка системы после ее модернизации (расширение и т. п.). 293 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Рекомендуемое отклонение внутреннего авторитета узла обвязки теплообменного прибора в системе с постоянным гидравлическим режимом: a в.у = 0,23 +0,15 0,11 (при коэффициенте затекания = 0,33). 4.3. Электроприводы Электроприводы быстрее и точнее реагируют на изменение темпе ратурной обстановки в помещении, чем терморегуляторы прямого действия, обеспечивая дополнительное энергосбережение. 5. Автоматические регуляторы Применение автоматических регуляторов стабилизации гидравли ческих параметров теплоносителя на регулируемых участках является необходимым проектным решением для обеспечения эффективной работы терморегуляторов, в частности, и системы обеспечения микроклимата, в целом. 5.1. Перепускные клапаны Автоматический перепускной клапан приблизительно стабилизиру ет перепад давления на стояке или приборной ветке только при закрывании терморегуляторов. Использование автоматических перепускных клапанов для обеспе чения авторитетов терморегуляторов не рекомендуется. Допускается размещение автоматических перепускных клапанов в кон це стояков либо приборных веток для создания циркуляции теплоноси теля в них при закрытых терморегуляторах, обеспечивая постоянство температуры теплоносителя на входе теплообменных приборов. 5.2. Автоматические регуляторы перепада давления Решаемые задачи автоматическими регуляторами перепада давле ния в системах обеспечения микроклимата: предотвращение шумообразования терморегуляторов автома тическим поддержанием перепада давления на заданном уровне; предотвращение шумообразования в трубопроводах и элементах систем ограничением максимального потока теплоносителя; обеспечение оптимальных условий работы терморегуляторов во всех режимах их работы; создание условий эффективного потокораспределения терморе гуляторами образованием подсистем в пределах регулируемых участков, по располагаемому давлению которых определяют внешние авторитеты терморегуляторов; 292 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 6.3. Авторитет теплоты помещения Авторитет теплоты помещения, обеспечиваемый терморегулято ром на теплообменном приборе с увеличенной площадью теплообме на, позволяет: удовлетворить индивидуальные потребности пользователя в увеличении температуры воздуха в помещении сверх ее номи нального значения при основном режиме работы системы; достичь, при необходимости, номинального значения темпера туры воздуха в помещении во время ночного энергосберегающе го режима работы системы; улучшить гидравлическое управление системой; ускорить выход системы в рабочее состояние после сберегаю щего режима, либо при ее запуске. Авторитет теплоты помещения создают только при проектирова нии системы обеспечения микроклимата. Самостоятельное вмеша тельство пользователя в систему приводит к ее гидравлическому и тепловому разбалансированию. 7. Трубопроводы Уменьшение гидравлического сопротивления и теплопотерь трубопроводов улучшает управление тепловым комфортом в помещении. 8. Насосы 8.1. Шумообразование системы обеспечения микроклимата Рассматривать систему обеспечения микроклимата по уровню шумообразования следует при закрытых и полностью открытых терморегуляторах. 8.2. Преобразователи частоты Преобразователи частоты вращения приводят в соответствие работу насосов, вентиляторов, компрессоров и т. д. с гидравличе скими параметрами системы обеспечения микроклимата, снижая электропотребление и увеличивая срок службы обору дования. 8.3. Циркуляционное давление насоса Естественное давление теплоносителя необходимо оценивать и, при необходимости, учитывать в циркуляционном давлении систе мы обеспечения микроклимата. 295 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 5.4. Стабилизаторы расхода Стабилизатор расхода решает те же задачи, что и регулятор расхода (п. р. 5.3). Изменить расход в стабилизаторе расхода можно лишь заменой картриджей при отключенной системе, что усложняет возмож ность несанкционированного вмешательства пользователя и возможность регулировки системы в случае необходимости. 6. Теплообменные приборы 6.1. Общие сведения Разные типы теплообменных приборов имеют свойственные им преимущества и недостатки. При использовании терморегуля торов преимущество следует отдавать малоинерционным теплообменным приборам с незначительным гидравлическим сопротивлением. 6.2. Регулирование теплового потока Линейное управление тепловым потоком теплообменного прибора с термостатическим клапаном — идеальный закон регулирования, к которому следует стремиться при проектировании систем обеспе чения микроклимата и создании нового оборудования. Выбор расходной характеристики клапана для регулирования теплообменного прибора следует осуществлять с учетом перепада температур теплоносителя: клапаны с логарифмической (равнопроцентной), параболической и линейно линейной расходными характеристиками применяют для регулирования теплообменных приборов с любыми перепада ми температур теплоносителя; при высоких перепадах темпе ратур теплоносителя (линейная характеристика теплообмен ного прибора) необходимо обеспечивать работу этих клапанов в линейной зоне их расходных характеристик; при низких перепа дах температур теплоносителя (выпуклая характеристика теплообменного прибора) необходимо обеспечивать работу этих клапанов в вогнутой зоне их расходных характеристик; клапаны с линейной и логарифмическо линейной расходными характеристиками наилучшим образом подходят для регули рования теплообменных приборов с высокими перепадами тем ператур (линейная характеристика теплообменного прибора). 294 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА все циркуляционные контуры, что ухудшает регулируемость и энергоэффективность системы. В системе с автоматическими балансировочными клапанами основ ная нагрузка по обеспечению гидравлической устойчивости возлага ется на них. Они разделяют систему на независимые подсистемы (стояк или приборная ветка), ограничивая количество взаимовлия ющих циркуляционных контуров. |