Гидравлика систем отопления и охлаждения

Конструирование систем водяного охлаждения

Системы водяного охлаждения состоят из основных элементов: источника холода и потребителей холода, соединенных системой трубо­проводов с циркулирующей охлажденной водой. Такие системы приоб­ретают все более широкое распространение в банках, гостиницах, адми­нистративных и общественных зданиях и т. д. Они позволяют обеспечи­вать тепловой комфорт в помещении в течение всего года. Главные достоинства:

• универсальность — применяются для охлаждения, отопления и вентиляции помещений;

• гибкость — возможность постепенного подключения к одному чиллеру потребителей при поэтапном вводе объекта в эксплуата­цию;

• независимость — в каждом помещении могут создаваться инди­видуальные температурные условия;

• автоматизация — условия теплового комфорта в помещениях могут задаваться индивидуально пользователем либо централи­зованно с диспетчерского пункта;

• экологичность — минимальное использование охлаждающих газов (хладагентов);

• экономичность — вода является лучшим холодоносителем, чем воздух; меньше потери холода в трубопроводах, чем в воздухово­дах; меньше эксплуатационные расходы в больших зданиях по сравнению со сплит-системами.

Источником холода является чиллер, который представляет собой холодильную машину, предназначенную для снижения температуры жидкости (воды либо водогликолевой смеси). Температура воды на вы­ходе из чиллера обычно составляет 5...8 °С. Оптимальная разность тем­пературы в системе, как правило, равна 5...6 °С. Некоторые чиллеры мо­гут работать в режиме теплового насоса, т. е. обеспечивать потребителей теплой водой с температурой примерно 50 °С в период межсезонья.

Потребителями холода являются теплообменные приборы: фен­койлы, потолочные панели, потолочные балки (chilled beam), блоки кондиционеров и т. д. Процесс теплообмена между ними и охлаждае­мым воздухом зависит от конструктивного исполнения и может быть либо в режиме свободной конвекции, либо вынужденной конвекции под действием как рециркуляционного, так и наружного свежего воз­духа. Все эти приборы имеют малую тепловую инерцию и практичес­ки моментально реагируют на качественное (изменение температуры воды) и количественное (изменение расхода воды) регулирование.

В особенности это касается приборов с воздушным принудительным обдувом.

Соединение чиллера с потребителями холода осуществляют трубо­проводами по двух - и четырехтрубным схемам, показанным на рис. 9.2. Трехтрубные схемы, в которых теплоноситель смешивается с холодоно - сителем в необходимой пропорции перед теплообменным прибором и затем отводится общим трубопроводом, не рассматриваются, т. к. явля­ются неэкономичными.

Двухтрубная система водяного охлаждения (рис. 9.2), используемая самостоятельно, по гидравлической сущности аналогична двухтрубной

I чг)

I

Г 1

м

©

0

©

FEK-FF/FEK-IF

Двухтрубная система охлаждения

хт

XT

©э

©э

Четырехтрубная система охлаждения и отопления Рис. 9.2. Водяные системы охлаждения

Двухтрубная система охлаждения и отопления с трехходовым распределительным клапаном

системе водяного отопления. Отличие состоит в том, что из-за малого перепада температур в системе гравитационное давление теплоносителя не оказывает существенного влияния. С теплотехнической точки зрения отличие более существенно. Приборы охлаждения чувствительнее к ре­гулированию теплового потока и поэтому обеспечение равномерности регулирования (см. рис. 6.5) сложнее, чем в системах отопления. Осо­бенно это касается потолочных панелей, в которых перепад температур теплоносителя составляет 2...4 °С. Приблизиться к идеальному регули­рованию можно при внешних авторитетах терморегуляторов, равных единице. Достигают таких авторитетов лишь при использовании автома­тических регуляторов перепада давления либо расхода теплоносителя, устанавливаемых у терморегуляторов. Такая система является идеаль­ной для здания, требующего только охлаждения помещений. Для нее ис­пользуют термостатические регуляторы FEK-FF либо FED-IF (см. табл. 4.1 в п. 4.1.1) с термостатическим клапаном RA-С (см. рис. 4.8). При переменном климате (зима - лето) в межсезонье эту систему необ­ходимо синхронизировать с системой отопления для предотвращения одновременной работы в помещении. С этой целью используют термо­статические регуляторы FED-FF либо FED-IF.

Верхнюю схему на рис. 9.2 невозможно применить для отопления, т. к. термостатический регулятор RA-C+FEK-FF/FEK-IF при повыше­нии температуры в помещении открывается. При отоплении следует использовать термостатический клапан в комплекте с регулятором, ко­торый с повышением температуры воздуха в помещении закрывается, например, RA-C+FEV-FF/FEV-IF, поэтому при совмещении двухтруб­ной системы и для отопления, и для охлаждения помещения следует применять трехходовой разделяющий клапан (см. среднюю схему на рис. 9.2), который при изменении процессов отопления и охлаждения направляет воду в соответствующий термостатический клапан.

Преимуществом двухтрубной системы отопления и охлаждения с трехходовым распределительным клапаном является ее дешевизна. Для нагревания и охлаждения используют одни и те же трубопроводы и теп­лообменные приборы (минус — охлаждение, плюс — нагревание). Гид­равлические расчеты и подбор теплообменных приборов в такой систе­ме осуществляют для наиболее энергоемкого процесса: либо отопления, либо охлаждения. Как правило, гидравлические нагрузки этих процес­сов не совпадают. Не совпадают также перепады температур воды. Сле­довательно, при различных процессах будут различные гидравлические ха­рактеристики системы. Если система рассчитана для охлаждения, то при отоплении внешние авторитеты терморегуляторов увеличатся, т. к. при отоплении используют большие перепады температур и, следовательно,
меньшие расходы теплоносителя при одних и тех же трубах. Увеличит­ся также авторитет теплоты помещения, т. к. площадь теплообменного прибора будет завышенной. В целом работоспособность системы улуч­шится. При всей простоте система обладает существенным недостат­ком: не может одновременно обеспечивать тепловой комфорт в помеще­ниях с различными дополнительными теплопоступлениями и теплопо - терями. Особенно это касается межсезонья, когда помещения, выходя­щие на солнечный фасад здания, необходимо охлаждать, в то время как другие помещения следует нагревать. Недостатком рассматриваемой системы является то, что теплообменный прибор применяют для охлаждения и отопления помещения. Это не позволяет создать идеаль­ное распределение температуры воздуха в помещении (см. рис. 1.5) в разные периоды года.

Рис. 9.3. Регулятор FED:

7 - регулятор температуры;

2 - алаптер охлажления;

3 - актуатор (сильфон);

4 - алаптер отопления;

5 - бухта с капиллярной трубкой (в FED-IF);

6 - выносной латчик температуры (в FED-FF)

При использовании в одном помещении совмещенной системы либо раздельных систем для отопления и охлаждения следует устанавливать регулятор FED (рис. 9.3). Он последовательно управляет термостатичес­ким клапаном на приборе отопления и термостатическим клапаном на при­боре охлаждения. Когда работает клапан отопления, клапан охлаждения за­крыт, и наоборот. Для этого в адаптере охлаждения 2 предусмотрен ревер­сивный механизм, который приводится в действие актуатором 3. Такая конструкция регулятора весьма удобна, т. к. имеет общий регулятор температуры 1, предназначенный как для отопления, так и охлаждения.

В регуляторе FED-IF имеется допол­нительная бухта с капиллярной трубкой 5 (рис. 9.3). Это позволяет применять дан­ный регулятор для управления термоста­тическими клапанами, расположенными на значительном расстоянии друг от дру­га, например, на потолочной панели ох­лаждения и радиаторе у наружной стены помещения. Функциональное разделение теплообменных приборов дает возмож­ность создания идеального распределе­ния температуры воздуха в помещении и достижения теплового комфорта.

Регулятор FED-FF комплектуют выносным датчиком температуры 6 (рис. 9.3), устанавливаемым в темпера­турной зоне помещения с характерной
температурой воздуха. При этом регулятор температуры 1 располагают в удобном для пользователя месте. Такая конструкция регулятора более точно поддерживает тепловой комфорт в помещении.

Универсальным конструкторским решением создания теплового комфорта в любую пору года является четырехтрубная система обеспе­чения микроклимата (нижняя схема рис. 9.2). Конструктивно она пред­ставляет сочетание гидравлически невзаимосвязанной двухтрубной си­стемы отопления с двухтрубной системой охлаждения. Поэтому обеспе­чивают авторитеты термостатических клапанов и регулирующих клапа­нов в четырехтрубной системе раздельно: для системы отопления и сис­темы охлаждения. Управление системами в помещении осуществляет регулятор FED. При этом реализуются все конструктивно заложенные свойства данного регулятора.

Регулировка

Указатель

Рис. 9.4. Регулировка нейтральной зоны

В регуляторе предусмотрена возможность установки нейтральной зоны от 0,5К до 2,5К согласно диаграмме на рис. 1.2. Для этого следует повернуть уста­новочную кнопку в верхней части адаптера охлаждения против часовой стрелки для уменьшения нейтральной зоны; по часовой стрелке — для увеличения (рис. 9.4). Поло­жение нейтральной зоны визуально отоб­ражается на указателе. При выходе темпе­ратуры воздуха в помещении за пределы установленной нейтральной зоны регуля­тор FED включает либо систему охлажде­ния, либо систему отопления. Он предот­вращает их одновременную работу. Если температура воздуха находится в пределах нейтральной зоны, термостатические клапаны обеих систем закрыты. Положение нейтральной зоны можно смещать при установке пользо­вателем температуры воздуха в помещении, отличающейся на At при­мерно от 22 °С (рис. 9.5). Таким образом, в любом положении настрой­ки регулятора температуры создается эффективное управление рабо­той термостатических клапанов.

Новое поколение термостатических регуляторов прямого дей­ствия (FEK, FEV и FED) позволяет управлять любыми водяными си­стемами как в отдельности, так и в сочетании друг с другом. Комплек­сным подходом к созданию микроклимата помещений является со­вмещение систем отопления, охлаждения и вентиляции, что достига­ется применением четырехтрубных систем и активных (с подачей све­жего воздуха) потолочных балок (chilled beams). Использование

Нейтральная зона Хр = 0,5...2,5 К

Рис. 9.5. Зависимость нейтральной зоны от установки температуры воздуха в помещении регулятором FED

Расход

Расход холодоносителя теплоносителя

терморегуляторов с различными теплообменными приборами показа­но на рис. 9.6.

Для удобства обслуживания теплообменных приборов с регулято­рами серии FEK, FEV и FED необходимо предусматривать отключение теплообменных приборов с обеих сторон. Перед термостатическим кла­паном следует устанавливать шаровой кран. После теплообменного прибора — клапан RLV, через который, при необходимости, опорожня­ют теплообменный прибор. Пример присоединения теплообменных

- система охлаждения

Рис. 9.6. Двух- и четырехтрубные системы обеспечения микроклимата с фенкойлами (верхняя часть) и активными потолочными балками охлаждения (нижняя часть)

приборов к трубопроводам двух - и четырехтрубных систем обеспече­ния микроклимата показан на рис. 9.7.

Рис. 9.7. Узлы обвязки теплообменных приборов

Некоторое отличие имеют узлы обвязки потолочных панелей охлаждения. В них предусмотрено предотвращение образования конденсации водяного пара (рис. 9.8). Для этого используют электрон­ный сигнализатор точки росы с выносным датчиком EDA (табл. 4.1), управляющий термоприводом ABN (табл. 4.1). Сигнализатор отслежи­вает температуру точки росы и при необходимости подает электричес­кий импульс на термопривод ABN для перекрытия клапана RA-С, пре­кращая поступление холодоносителя в потолочную панель. Особенно важна роль сигнализатора при включении системы охлаждения. В этот

Рис.9.8. Узел обвязки потолочной панели охлаждения и радиа­тора

момент разность между темпе­ратурой воздуха в верхней зоне помещения и температурой хо­лодоносителя может привести к образованию конденсата, по­этому сигнализатор способ­ствует постепенному установ­лению заданного теплового режима в помещении.

В моменты отключения терморегуляторов системы ох­лаждения прекращается цир­куляция холодоносителя в подводящих к теплообменному прибору трубопроводах. При этом холодоноситель начинает

Автоматическое регулирование системы Рис. 9.9. Система охлаждения с переменным гидравлическим режимом

Ручное регулирование системы Автоматическое регулирование системы

Рис. 9.10. Система охлаждения с постоянным гидравлическим режимом

нагреваться до температуры окружающего воздуха, что замедляет про­цесс достижения теплового комфорта в помещении после открывания терморегуляторов. Для устранения этого рекомендуется создавать цир­куляцию холодоносителя в трубопроводах приборной ветки системы с переменным гидравлическим режимом охлаждения при закрытых тер­морегуляторах. С этой целью устанавливают перепускной клапан AVDO в конце приборной ветки между распределительным и сборным трубопроводами (рис. 9.9), если это допускается эксплуатационными требованиями к работе чиллера. Настройка AVDO должна превышать на 10 % давление в точке установки.

В системах с постоянным гидравлическим режимом нет необходи­мости в применении перепускных клапанов (рис. 9.10), т. к. в трубопро­водах осуществляется постоянная циркуляция теплоносителя через трехходовой терморегулятор.

На рис. 9.9 и 9.10 показаны варианты комплектации клапанами авто­матического и ручного регулирования систем охлаждения с переменным и постоянным гидравлическим режимом. Идеальные условия работоспо­собности системы создают автоматические регуляторы перепада давле­ния и автоматические регуляторы расхода, устанавливаемые непосред­ственно в узлах обвязки теплообменных приборов. Внешний авторитет терморегуляторов при этом стремится к единице. На схеме обвязки водя­ного охладителя в блоке кондиционера автоматическим регулятором ASV-PV внешний авторитет терморегулятора будет равен единице (рис. 9.9), поскольку на клапане расходуется все располагаемое давление регулируемого участка. Внешний авторитет клапана AVQM также равен единице, т. к. это реализовано в его конструкции. Если используют кла­пан RA-С для регулировки точки росы и автоматический регулятор пере­пада давления ASV-PV непосредственно в узле обвязки теплообменно­го прибора, то следует устанавливать RA-С за пределами регулируемо­го ASV-PV участка, чтобы избежать влияния на терморегулятор.

В системе с ручным регулированием внешние авторитеты терморе­гуляторов будут тем ниже, чем больше гидравлическое сопротивление регулирующих клапанов, поэтому рекомендуется устанавливать регули­рующие клапаны с пониженным гидравлическим сопротивлением и ло­гарифмической либо логарифмическо-линейной расходной характерис­тикой, каковыми являются соответственно клапаны MSV-C и MSV-F.

Четырехтрубные системы обеспечения микроклимата являются универсальным техническим решением обеспечения теплового комфорта в помещении.

Гидравлика систем отопления и охлаждения

Согрей свой дом с ЭлектроДруг

Отсутствие ковров в доме объясняется появлением практичных ламинатов, паркетов, ковролинов и т.д., благодаря которым уборка жилья стала занимать меньше времени, а сам интерьер стал привлекательнее. Однако решая одну проблему, мы …

Какой теплый пол лучше выбрать

Технология отопления помещений «теплый пол» известна миру еще со времен Древнего Рима. Некоторое время ее даже пытались внедрить при СССР, однако тогда на просторах нашей страны она не прижилась. Сегодня …

Теплые полы от компании «Лето» — тепло и уют в доме

Теплые полы Тепло и уют в доме – это залог здоровья и благополучия всех его жителей. На сегодня далеко не все центральные системы обогрева способны обеспечить в помещениях различного типа …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.